整合動(dòng)作感測(cè)微機(jī)電模塊 開(kāi)啟人機(jī)界面應(yīng)用新紀(jì)元

時(shí)間:2010-05-04

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語(yǔ):MEMS主要是利用半導(dǎo)體技術(shù)把機(jī)械做得很小,其發(fā)展歷程可以說(shuō)重覆了過(guò)去半導(dǎo)體的發(fā)展史。

      MEMS不是一個(gè)新名詞,導(dǎo)入應(yīng)用已經(jīng)有2~3年的時(shí)間,主要是利用半導(dǎo)體技術(shù)把機(jī)械做得很小。MEMS產(chǎn)業(yè)自2000年起的發(fā)展歷程可以說(shuō)重覆了過(guò)去半導(dǎo)體的發(fā)展史,包括晶體管、整流器、邏輯IC等等。


      意法半導(dǎo)體技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理郁正德引用iSuppli 2009年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表示,2008~2013年,MEMS年復(fù)合成長(zhǎng)率為18.4%,然而出貨件數(shù)的成長(zhǎng)率則估計(jì)有40~50%以上,成長(zhǎng)率爆發(fā),主要是因?yàn)閮r(jià)格下滑嚴(yán)重;尤其是Wii和iPhone大賣(mài),引發(fā)了MEMS的使用潮,因而供應(yīng)商增加,價(jià)格明顯下跌,因而帶動(dòng)出貨量的增加。


      MEMS納含了所有可能的運(yùn)動(dòng),意法提供的MEMS包括:加速度改變的加速器(Accelerometers)、角速度改變的陀螺儀(Gyroscopes)、壓力改變的壓力傳感器(Pressure Sensors),和新產(chǎn)品線麥克風(fēng)(Microphones)。


      首先在MEMS加速器方面,加速度是運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)間內(nèi)的速度變化。測(cè)量的是加速度(a:公尺/秒平方),因?yàn)镕=ma,所以也是測(cè)量力。MEMS陀螺儀測(cè)量角速度(Ω:度/秒),繞著X、Y、Z軸,分作Pitch (力度)、Roll (旋轉(zhuǎn))和Yaw (偏離)3種方向。意法微機(jī)電的陀螺儀產(chǎn)品線納含30dps至6,000dps,是市場(chǎng)上最廣的。常應(yīng)用于單眼數(shù)碼相機(jī)防手震、車(chē)用衛(wèi)星導(dǎo)航、繪畫(huà)裝置和和游戲裝置。


      MEMS壓力傳感器測(cè)量壓力或海拔(bar/psi),測(cè)量可達(dá)相當(dāng)高的精確度,元件可以做得很小但量測(cè)敏銳,可以算到千分之一的g (重力加速度)。MEMS麥克風(fēng)利用表面聲波傳導(dǎo)到薄膜振動(dòng),計(jì)算電容的改變測(cè)量音訊(Db)。


      現(xiàn)在的趨勢(shì)為,將許多傳感器整合在一個(gè)模塊內(nèi),例STLSM320HAY30為5軸模塊,包括3軸加速器加上2軸陀螺儀,發(fā)表于2009年12月18日。LSM303DLH為6軸模塊,3軸加速器加上3軸磁感應(yīng)器,發(fā)表于2010年元月5日。iPhone 3GS內(nèi)建的電子羅盤(pán)即采用多項(xiàng)MEMS傳感器,未來(lái)4G可望更增加新的功能。整合性的MEMS模塊可以提供不同組合,不需要為每一項(xiàng)功能增加各種傳感器,再使用微處理器來(lái)運(yùn)算;整合型MEMS可以做到軸愈多,尺寸反而可以愈小。


      MEMS動(dòng)作傳感器應(yīng)用很廣,甚至核子反應(yīng)槽也是應(yīng)用項(xiàng)目,可以?xún)?nèi)建MEMS加速器,以測(cè)知有無(wú)不正常震動(dòng)發(fā)生。年代久遠(yuǎn)的橋梁也可以加上RF傳感器,在其崩塌之前可以測(cè)知,可以先行封鎖,避免人車(chē)傷亡。


      另外像動(dòng)作感知游戲利用很多。使用者在用手機(jī)看照片時(shí),最常利用到人像放大、縮小、旋轉(zhuǎn)的功能,即可藉由MEMS加速器來(lái)達(dá)成。單眼數(shù)碼相機(jī)可以依景自動(dòng)轉(zhuǎn)向,也是該應(yīng)用之一。另外,若是使用者將手機(jī)傾斜,就不需要旋轉(zhuǎn),也是另一應(yīng)用。


      NB的硬碟若內(nèi)建MEMS加速器,便可以在掉落之前偵測(cè)到不正常運(yùn)動(dòng)的發(fā)生,可以設(shè)定安全防護(hù)裝置,避免硬碟損毀。今年相當(dāng)紅的3D鼠標(biāo)也利用2軸MEMS陀螺儀感測(cè)。單眼數(shù)碼相機(jī)光學(xué)/電子防手震是另一應(yīng)用,尤其500萬(wàn)以上畫(huà)素更需導(dǎo)入。


      LBS (Location Based Service;適地性廣播服務(wù))提供使用者所在位置的相關(guān)信息內(nèi)容,也利用MEMS傳感器,尤其當(dāng)GPS訊號(hào)收不到的地方,陀螺儀可以追蹤出使用者的行動(dòng)、加速器可以強(qiáng)化使用者界面。


      健康管理系統(tǒng)也可以廣泛應(yīng)用,使用者打高爾夫球、網(wǎng)球時(shí),若內(nèi)建MEMS傳感器,可以偵測(cè)到運(yùn)動(dòng)的力量和速度,亦可以計(jì)步,而且還可以量測(cè)血壓。另外還可以使用于天氣變化預(yù)測(cè),或用于海拔計(jì),使用者若要登山即可加以利用。


      車(chē)用可以裝置在安全帶上,若發(fā)生事故,能將意外訊息自動(dòng)傳送到119勤務(wù)中心。蘋(píng)果的星際漫步(Star Walk)藉由MEMS傳感器配合3G信息觀星。新的應(yīng)用還包括測(cè)量人的睡眠周期,可借以設(shè)定選擇在淺層睡眠時(shí)喚醒。

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