Vse se je začelo z avtomobilizmom. Tu so pred približno 20 leti uporabili prva tipala MEMS za sisteme varnostnih blazin, ABS in ESP. Pametni telefoni in igralne konzole so nato poskrbeli za nadaljevanje miniaturizacije ter energetsko in stroškovno optimizacijo tipal. Danes je ta razvoj dosegel novo raven, ki zagotavlja zanimive in deloma popolnoma nove funkcije v mnogih aplikacijah.
Naprave za nošnjo na telesu, kot so pametne ure, zapestnice, očala ali funkcionalna oblačila, bi bile brez tipal MEMS popolnoma nepredstavljive. Ta tipala pa vedno večjo dodano vrednost prinašajo tudi na področjih industrije, medicine in iger. To še zlasti velja za sodobne kombinacije tipal, ki jim pravijo tudi vozlišča tipal za posebne namene uporabe (Application Specific Sensor Nodes – ASSN). Zagotavljajo do 9 prostostnih stopenj (Degrees of Freedom – DoF), torej 3-osni merilnik pospeška, 3-osni žiroskop in 3-osni magnetometer z mikrokrmilnikom v enem ohišju. Z dodatnimi zunanjimi tipali, na primer tlaka ali svetlobe okolja, lahko realiziramo celo več kot 10 prostostnih stopenj. S tem dobimo bistveno bolj natančne in robustne podatke tipal kot pri posameznih tipalih, tudi v težkih pogojih. Z različnimi vrstami tipal, od katerih ima vsako svoje lastnosti lezenja in šuma, lahko namreč kompenzirate pomanjkljivosti posameznih tipal. Dodatne prednosti: Te rešitve so bistveno manjše in učinkovitejše od diskretnih. Umerjanje temperature in redno umerjanje s strani uporabnika nista potrebna. Odpade tudi večina integracije in razvojnega dela, kar skrajša čas do trga ter razvijalcem omogoči, da se popolnoma posvetijo svoji aplikaciji, ki bo tako prej pripravljena za trg.
Najboljša primera integracije tipal
Tipalo BMX055 podjetja Bosch Sensortec v ohišju 3 x 4,5 mm² in tipalo LSM9DS0 podjetja STMicroelectronics v ohišju 4 x 4 mm² sta digitalni tipalni enoti z 9 prostostnimi stopnjami, ki zaenkrat predstavljata najvišjo raven integracije posameznih tipal MEMS. Oba vključujeta 3-osni merilnik pospeška, 3-osni žiroskop in 3-osni magnetometer. Zaradi kompaktnih mer sta idealna za načine uporabe z omejenim prostorom.
Programska oprema Sensor Fusion
Za pridobivanje vrednosti za prikaz in naknadno obdelavo iz surovih podatkov tipal sta podjetji Bosch Sensortec ter STMicroelectronics razvili programsko opremo Sensor Fusion. Izvaja se na primer na BNO055, najnovejši enoti ASSN iz podjetja Bosch Sensortec. Ker sta programska in strojna oprema medsebojno optimalno usklajeni, je dosežena največja možna zmogljivost pri najmanjši možni porabi. Poleg tega je mogoče programsko opremo uporabiti tudi z mikrokrmilniki drugih ponudnikov. V ta namen morajo stranke za programsko opremo Sensor Fusion sicer podpisati izjavo o nerazkritju (NDA) in skleniti licenčno pogodbo, vendar je to še vedno zelo nizek strošek v primerjavi z lastnim razvojem programske opreme. Še en način za uporabo programske opreme Sensor Fusion je naprava SSC7102 iz podjetja Microchip. Tukaj gre za vozlišče 10 tipal Sensor Fusion, na katerem se izvaja programska oprema FusionLib Software z licenco podjetja Bosch Sensortec. Podprta so naslednja zunanja tipala: enota kompasa BMC150 in žiroskop BMG160 iz podjetja Bosch Sensortec ter tipalo svetlosti okolja ISL29029 podjetja Intersil.
Programska oprema Fusion obeh ponudnikov podpira enote s 6 in 9 prostostnimi stopnjami ter se lahko izvaja na mikrokrmilniku, vgrajenem v enoti s tipali ali na zunanjem krmilniku. Podprta sta operacijska sistema Android in Microsoft 8, bogate možnosti širitve pa omogočajo tudi prilagajanje drugim operacijskim sistemom.
Tipala MEMS naslednja raven integracije
RUTRONIK, elektronski gradbeni elementi,
Podružnica v Ljubljani
Motnica 5, 1236 Trzin, Slovenia
Tel. +386 1 561 09-80
2015_SE226_28
