運動傳感器的發(fā)展新方向

時間:2012-02-09

來源:網(wǎng)絡轉載

導語:現(xiàn)在的手機和其他多數(shù)移動設備都裝有追蹤地理位置的傳感器。

  現(xiàn)在的手機和其他多數(shù)移動設備都裝有追蹤地理位置的傳感器。移動設備中安裝的數(shù)字指南針、陀螺儀和加速度計分布于各種各樣的基于位置的服務程序中,同時也應用于一些控制移動設備的新方式中,如通過微晃和輕彈動作控制設備?,F(xiàn)在,一種新的傳感器制造方法的出現(xiàn)將使這一技術的實施成本更廉價、設備更小巧。

  這一進步還將擴展運動傳感器的應用范圍,如在跑鞋和網(wǎng)球拍中也可置入傳感器,BaolabMicrosystems公司的奈杰爾·德魯(NigelDrew)表示。位于西班牙巴塞羅那的BaolabMicrosystems公司開發(fā)了這一新技術。

  Baolab公司使用一種更加簡單的制造方法制造出了新型的數(shù)字指南針。明年,這一技術還將應用于GPS設備上。該公司還制造加速度計和陀螺儀原型設備,并計劃在一個芯片上聯(lián)合這三種類型的傳感器。

  數(shù)字指南針的傳統(tǒng)制造方法是互補金屬氧化物半導體(CMOS)制造法。該法也是制作微芯片和電控電路的最普遍方法。但這一方法制造的指南針包含的一些結構,如磁場集中器,需要在芯片制作完成后再添加上去,從而增加了芯片的復雜性和成本?!盎镜牟町愂俏覀冎圃斓闹改厢樛耆窃跇藴实幕パa金屬氧化物半導體制造法之內完成的。

  這種新法能夠實現(xiàn)是因為指南針利用了洛倫茲力(theLorentzforce)現(xiàn)象。而大多數(shù)商業(yè)數(shù)字指南針利用的是另一種不同的現(xiàn)象——霍爾效應(theHallEffect),通過使電流貫穿導體并測量因地球磁場產(chǎn)生的電壓上的變化使指南針工作。

  相反,洛倫茲力是當電流通過導體材料時,磁場產(chǎn)生的力。一個移動設備可將洛倫茲力施加在一個物體上,通過測量這個物體的位移決定地球磁場的方位。

  Baolab公司制造的芯片是在一個傳統(tǒng)的硅芯片上蝕刻出一個納米級的微機電系統(tǒng)(MEMS)。在這個納米級微機電系統(tǒng)設備中有一個由彈性元件懸吊著的鋁片。當一個移動設備驅使一束電流通過這個鋁片時,存在的任何磁場都會產(chǎn)生洛倫茲力,作用于鋁片上并影響其共振。位于鋁片兩側的兩個金屬片會檢測到鋁片發(fā)生的變化。移動設備通過測量兩個金屬片上產(chǎn)生的微小的電容變化,就能夠在一個方向上測量磁場。使用一組三個這樣的傳感器,移動設備就能夠確定地球磁場的方向和方位。

  “與傳統(tǒng)傳感器相比,這種微機電系統(tǒng)和互補金屬氧化物半導體相結合的技術將提高傳感器的敏感度,并縮小傳感器芯片的體積,降低芯片的成本?!庇习财疹D大學納米組的納米電子學教授HiroshiMizuta說道。

  Baolab公司的每個納米微機電系統(tǒng)傳感器的長度都不足90微米。德魯表示將三種類型的傳感器集成在一個3毫米長的芯片上是可能實現(xiàn)的。

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