Sensor tekanan MEMS

1. Apa itu sensor tekanan MEMS

Sensor tekanan merupakan suatu alat yang biasa digunakan dalam praktek industri, biasanya terdiri dari elemen sensitif tekanan (elemen sensitif elastis, elemen sensitif perpindahan) dan unit pemrosesan sinyal, prinsip kerjanya biasanya didasarkan pada perubahan bahan sensitif tekanan atau tekanan yang disebabkan oleh deformasi, ia dapat merasakan sinyal tekanan, dan dapat mengubah sinyal tekanan menjadi sinyal listrik keluaran yang tersedia menurut hukum tertentu. Untuk pengukuran, kontrol, dan pemantauan yang akurat, dengan presisi tinggi, ketahanan korosi, dan konstruksi kompak, cocok untuk berbagai lingkungan yang keras.

Sensor tekanan MEMS, nama lengkap: Sensor tekanan sistem mekanis mikroelektro, mengintegrasikan teknologi mikroelektronika mutakhir dan teknologi pemesinan mikro presisi. Melalui kombinasi struktur mikro-mekanis dan sirkuit elektronik, chip yang terbuat dari bahan semikonduktor tradisional seperti wafer silikon monokristalin digunakan sebagai bagian utama untuk mengukur tekanan dengan mendeteksi deformasi fisik atau akumulasi muatan. Ini kemudian diubah menjadi sinyal listrik untuk diproses guna mewujudkan pemantauan sensitif dan konversi perubahan tekanan yang akurat. Keunggulan intinya terletak pada desain miniaturisasinya, yang memberikan sensor tekanan MEMS kinerja unggul dalam hal akurasi, ukuran, kecepatan respons, dan konsumsi energi.

2. Karakteristik sensor tekanan MEMS

Sensor tekanan MEMS dapat dirancang dan diproduksi menggunakan teknologi yang mirip dengan sirkuit terpadu, memungkinkan produksi massal dengan presisi tinggi dan biaya rendah. Hal ini membuka pintu bagi penggunaan massal sensor MEMS yang berbiaya rendah untuk produk elektronik konsumen dan kontrol proses industri, menjadikan kontrol tekanan menjadi sederhana, mudah digunakan, dan cerdas.

Sensor tekanan mekanis tradisional didasarkan pada deformasi elastomer logam akibat gaya, yang mengubah deformasi elastis mekanis menjadi keluaran listrik. Oleh karena itu, sensor tekanan MEMS tidak bisa sekecil sirkuit terpadu, dan biayanya jauh lebih tinggi daripada sensor tekanan MEMS. Dibandingkan dengan sensor mekanis tradisional, sensor tekanan MEMS memiliki ukuran yang lebih kecil, dengan maksimal tidak melebihi satu sentimeter. Dibandingkan dengan teknologi manufaktur mekanis tradisional, efektivitas biayanya jauh lebih baik.

3. Penerapan sensor tekanan MEMS

Industri otomotif:

Bidang otomotif adalah salah satu aplikasi hilir penting dari sensor MEMS. Di bidang otomotif, sensor tekanan MEMS banyak digunakan dalam sistem keselamatan (seperti pemantauan tekanan sistem pengereman, kontrol tekanan airbag, dan perlindungan tabrakan), kontrol emisi (kontrol dan pemantauan tekanan gas emisi mesin), pemantauan ban, manajemen mesin , dan sistem suspensi karena miniaturisasi, presisi tinggi, dan keandalannya. Mobil kelas atas biasanya memiliki ratusan sensor, termasuk 30-50 sensor MEMS, dimana sekitar 10 di antaranya adalah sensor tekanan MEMS. Sensor ini dapat memberikan data penting untuk membantu produsen mobil mengoptimalkan kinerja mesin, meningkatkan efisiensi bahan bakar, dan meningkatkan keselamatan berkendara.

Elektronik konsumen:

Dengan berkembangnya aplikasi seperti navigasi 3D, pemantauan gerak, dan pemantauan kesehatan, penerapan sensor tekanan MEMS pada elektronik konsumen menjadi semakin umum. Sensor tekanan pada perangkat seperti ponsel pintar, tablet, dan jam tangan pintar dapat digunakan untuk fungsi seperti barometer, altimeter, dan navigasi dalam ruangan. Sensor tekanan pada perangkat smart wearable juga dapat memantau indikator olahraga dan kesehatan seperti detak jantung dan aktivitas fisik, sehingga memberikan data yang lebih akurat. Selain itu, sensor tekanan MEMS banyak digunakan di berbagai bidang seperti drone dan model pesawat terbang, memberikan informasi ketinggian dan berkolaborasi dengan sistem navigasi untuk mencapai kontrol penerbangan yang tepat.

Industri medis:

Dalam industri medis, sensor tekanan MEMS banyak digunakan di berbagai perangkat medis dan sistem deteksi. Mereka dapat digunakan untuk mendeteksi tekanan darah, mengontrol ventilator dan respirator, memantau tekanan internal, dan sistem pengiriman obat. Sensor ini memberikan pengukuran tekanan yang akurat untuk membantu pekerja medis dalam diagnosis dan pengobatan.

Otomasi industri:

Di bidang otomasi industri, sensor tekanan MEMS digunakan untuk memantau dan mengendalikan berbagai proses industri, dan banyak digunakan dalam sistem perpipaan cairan dan gas, pemantauan level, kontrol tekanan, dan pengukuran aliran. Akurasi dan keandalan yang tinggi dari sensor-sensor ini sangat penting untuk menjamin stabilitas dan keamanan proses industri.

Luar Angkasa:

Sensor tekanan MEMS dapat digunakan untuk pengujian kinerja aerodinamis pesawat dan roket, pemantauan tekanan ketinggian, pengumpulan data meteorologi, dan kontrol tekanan udara pesawat dan peralatan berbasis ruang angkasa. Miniaturisasi dan karakteristik ringannya menjadikannya ideal bagi industri dirgantara untuk memenuhi persyaratan lingkungan yang menuntut.

4. Ukuran pasar sensor tekanan MEMS

Didorong oleh adopsi yang luas di berbagai industri, ukuran pasar sensor tekanan MEMS berkembang secara signifikan. Yole memperkirakan bahwa ukuran pasar sensor tekanan MEMS global akan tumbuh dari US$1,684 miliar menjadi US$2,215 miliar pada 2019-2026, dengan tingkat pertumbuhan gabungan tahunan rata-rata sekitar 5%; pengiriman meningkat dari 1,485 miliar unit menjadi 2,183 miliar unit, dengan tingkat pertumbuhan gabungan tahunan rata-rata sebesar 4,9%. Dengan meningkatnya permintaan akan solusi penginderaan tekanan yang akurat dan andal, pasar sensor tekanan MEMS diperkirakan akan berkembang secara signifikan di tahun-tahun mendatang, memberikan banyak peluang bagi produsen dan pemasok di bidang ini.