Акселерометры

Как и в других областях электроники, производители интегральных микросхем не стоят на месте. Созданные ими специализированные ИС являются готовыми решениями для технологии слияния данных. С помощью этих микросхем можно эффективно взаимодействовать с различными цифровыми сенсорами. При этом в них уже встроены алгоритмы обработки данных, что значительно упрощает жизнь разработчикам.

Сейчас невозможно представить современную электронику без МЭМС-сенсоров: смартфоны, джойстики, планшеты, видеокамеры, бытовая техника – это лишь незначительная часть устройств, использующих МЭМС. В то же время существуют приложения, в которых применение таких датчиков оказывается ограниченным. Дело в том, что обычные коммерческие МЭМС отличаются ограниченным температурным диапазоном и чувствительны к жестким ударным нагрузкам. Все это мешает их внедрению в авиационной отрасли, в автотракторной технике, в некоторых видах промышленного оборудования. Однако существуют МЭМС-датчики, которые способны работать в самых жестких условиях. В частности это относится и к акселерометрам от Silicon Designs.

На смену громоздким инерциальным измерительным модулям приходят компактные интегральные решения. Они позволяют уместить в одном корпусе датчики, вычислительное ядро и систему питания. Ярким примером такого решения является микросхема FIS1100 от компании Fairchild. FIS1100 представляет собой законченную 6-осевую систему инерциального измерительного модуля, со встроенными сенсорами (акселерометром и гироскопом) и высокоэффективным процессорным ядром. Новая микросхема позволяет на порядок снизить уровень потребления при сохранении высокой точности и производительности системы в целом.

Сложно представить современные смартфоны и планшеты без огромного числа встроенных датчиков. При этом часть датчиков представлена реальными микросхемами (акселерометры, гироскопы, датчики влажности и т. д.), а часть оказывается виртуальными (детектор шагов, датчик ударов и т. д.). Для обсчета большого количества сенсоров требуется значительная вычислительная мощность. Чтобы освободить центральный процессор от дополнительной нагрузки, производители электронных микросхем предлагают использовать малопотребляющие специализированные сопроцессоры-концентраторы, которые принимают и обрабатывают данные с датчиков. Один из лидеров рынка МЭМС-сенсоров – компания Bosh Sensortec представила свое решение в виде концентратора BHA250, который поддерживает функций Android Lollipop и имеет собственный трехосевой акселерометр.

В настоящее время в геологоразведке происходит переход от простого вертикального бурения к управляемому горизонтально-вертикальному бурению. Создание таких установок невозможно без различных датчиков, которые необходимы для определения положения бура. При этом используемые сенсоры должны иметь возможность работы при сверхвысоких температурах и значительных уровнях вибрации. Специально для данной конкретной отрасли компания Colibrys разработала семейство высокотемпературных акселерометров серии TS1000T с рабочей температурой до 175 °С.

Работа традиционных МЭМС-акселерометров строится на измерении емкости элементарной микромеханической ячейки. Это простое и достаточно надежное решение идеально подходит для определения ускорений в большинстве коммерческих и некоторых промышленных приложений. Вместе с тем такие датчики не могут использоваться в жестких условиях, например, при больших уровнях вибрации и значительных ударных нагрузках. Для таких случаев компания MEMSIC Inc. предлагает использовать термические МЭМС, которые не содержат механических подвижных частей.

Компания Kionix в начале года начала серийный выпуск 6-осевых комбинированных датчиков KXG03. Они сочетают в себе 3-осевой гироскоп, 3-осевой акселерометр и датчик температуры. Главной особенностью KXG03 является возможность автономной работы с другими датчиками без участия микроконтроллера, что помогает минимизировать общее потребление. Совсем недавно Kionix анонсировала еще два новых продукта: KXG07 и KXG08.

Гироскоп – крайне полезное устройство, расширяющее возможности современных смартфонов, планшетов, фитнес-трекеров и прочих носимых устройств. Однако излишне хороший "аппетит" ограничивает их применение там, где на счету каждый микроампер потребляемого то