211service.com
Nový směr pro digitální kompasy
Mobilní telefony a mnohá další mobilní zařízení jsou nyní vybavena senzory, které jsou schopny je sledovat, když se pohybují. Digitální kompasy, gyroskopy a akcelerometry zabudované v takových zařízeních vytvořily širokou škálu služeb založených na poloze a také nové způsoby ovládání mobilních zařízení – například zatřesením nebo švihnutím. Nyní by nový způsob výroby těchto senzorů mohl tuto technologii zmenšit a zlevnit.
Pokrok by také mohl vést k tomu, že se pohybové senzory objeví v mnoha dalších zařízeních a předmětech, včetně běžeckých bot nebo tenisových raket, říká Nigel Drew z Barcelony ve Španělsku. Baolab Microsystems , která vyvinula novou technologii.
Baolab vytvořil nový druh digitálního kompasu pomocí jednodušší výrobní metody. Tato technologie se objeví v zařízeních GPS příští rok, říká Drew. Společnost také vyrobila prototypy akcelerometrů a gyroskopů a plánuje kombinovat všechny tři typy senzorů na stejném čipu.
Konvenční digitální kompasy se vyrábějí pomocí toho, čemu se říká komplementární výroba oxidů kovů a polovodičů, což je nejběžnější metoda výroby mikročipů a elektronických řídicích obvodů. Ale takové kompasy zahrnují struktury, jako jsou koncentrátory magnetického pole, které je třeba přidat po vyrobení čipu, což zvyšuje složitost a náklady. Zásadní rozdíl je v tom, že [náš kompas je] vyroben výhradně ve standardním CMOS, říká Drew.
To je možné, protože kompas využívá jev zvaný Lorentzova síla. Většina komerčních digitálních kompasů se spoléhá na jiný jev, nazývaný Hallův jev, který funguje tak, že prochází vodičem proud a měří změny napětí způsobené magnetickým polem Země.
Naproti tomu Lorentzova síla nastává, když magnetické pole generuje sílu na vodivý materiál, když jím prochází proud. Zařízení může určit magnetické pole měřením posunutí předmětu, na který tato síla působí.
V čipech Baolab je mikroelektromechanický systém v nanoměřítku (MEMS) vyleptán z konvenčního křemíkového čipu. Toto nano-MEMS zařízení se skládá z hliníkové hmoty zavěšené na pružinách. Když zařízení pohání proud hmotou, jakákoli přítomná magnetická pole vyvinou sílu na hmotu a ovlivní její rezonanci. Pár kovových desek, které lemují hmotu, tyto změny zaznamená. Zařízení může měřit magnetické pole v jednom směru tím, že zaznamená nepatrné změny kapacity těchto desek. Pomocí sady tří těchto senzorů dokáže zařízení určit směr magnetického pole Země, a tedy i jeho orientaci.
Tento druh kointegrační technologie MEMS-CMOS zlepší citlivost a umožní menší, a tedy levnější, senzorové čipy ve srovnání s konvenčními, říká Hiroshi Mizuta , profesor nanoelektroniky na Southampton University’s NANO Group.
Každý z nano-MEMS senzorů Baolab je kratší než 90 mikronů. Drew říká, že by mělo být možné integrovat všechny tři typy senzorů do jediného čipu dlouhého pouhé tři milimetry.
Pod kapotou: Obraz digitálního kompasu ze skenovacího elektronového mikroskopu vytvořený společností Baolab.