MEMS slėgio jutiklis

1. Kas yra MEMS slėgio jutiklis

Slėgio jutiklis yra pramoninėje praktikoje dažniausiai naudojamas įtaisas, paprastai sudarytas iš slėgiui jautrių elementų (elastingų jautrių elementų, poslinkiui jautrių elementų) ir signalų apdorojimo blokų, veikimo principas paprastai grindžiamas slėgiui jautrių medžiagų pasikeitimu arba slėgiu, kurį sukelia deformacija, jis gali jausti slėgio signalą ir gali konvertuoti slėgio signalą į turimą išvesties elektrinį signalą pagal tam tikrus įstatymus. Tiksliam matavimui, valdymui ir stebėjimui, didelio tikslumo, atsparumo korozijai ir kompaktiškos konstrukcijos, tinka įvairioms atšiaurioms aplinkoms.

MEMS slėgio jutikliai, pilnas pavadinimas: Mikroelektro mechaninės sistemos slėgio jutiklis, integruoja pažangiausias mikroelektronikos technologijas ir tikslią mikroapdirbimo technologiją. Derinant mikromechaninę struktūrą ir elektroninę grandinę, lustas, pagamintas iš tradicinių puslaidininkinių medžiagų, tokių kaip monokristalinės silicio plokštelės, yra naudojama kaip pagrindinė dalis slėgiui matuoti, nustatant fizinę deformaciją arba krūvio kaupimąsi. Tada jis paverčiamas elektriniais signalais, kad būtų galima apdoroti jautrų stebėjimą ir tiksliai konvertuoti slėgio pokyčius. Pagrindinis jo pranašumas yra miniatiūrinis dizainas, dėl kurio MEMS slėgio jutikliai pasižymi puikiu tikslumu, dydžiu, atsako greičiu ir energijos suvartojimu.

2. MEMS slėgio jutiklio charakteristikos

MEMS slėgio jutikliai gali būti suprojektuoti ir pagaminti naudojant technologijas, panašias į integrinius grandynus, leidžiančius atlikti didelio tikslumo, nebrangų masinę gamybą. Tai atveria duris nebrangiai masiniam MEMS jutiklių naudojimui plataus vartojimo elektronikos ir pramoninių procesų valdymo gaminiuose, todėl slėgio valdymas yra paprastas, patogus ir išmanus.

Tradiciniai mechaniniai slėgio jutikliai yra pagrįsti metalo elastomerų deformacija veikiant jėgai, kuri mechaninę elastinę deformaciją paverčia elektros išeiga. Todėl jie negali būti tokie maži kaip integruotos grandinės kaip MEMS slėgio jutikliai, o jų kaina yra daug didesnė nei MEMS slėgio jutiklių. Palyginti su tradiciniais mechaniniais jutikliais, MEMS slėgio jutikliai yra mažesnio dydžio, maksimalus dydis neviršija vieno centimetro. Palyginti su tradicine mechanine gamybos technologija, jų ekonomiškumas labai pagerėjo.

3. MEMS slėgio jutiklio taikymas

Automobilių pramonė:

Automobilių pramonė yra vienas iš svarbiausių MEMS jutiklių pritaikymo būdų. Automobilių srityje MEMS slėgio jutikliai plačiai naudojami saugos sistemose (pvz., stabdžių sistemų slėgio stebėjimas, oro pagalvių slėgio kontrolė ir apsauga nuo susidūrimo), išmetamųjų teršalų kontrolė (variklio išmetamųjų dujų slėgio kontrolė ir stebėjimas), padangų stebėjimas, variklio valdymas. , ir pakabos sistemos dėl jų miniatiūrizavimo, didelio tikslumo ir patikimumo. Aukštos klasės automobiliai paprastai turi šimtus jutiklių, įskaitant 30–50 MEMS jutiklių, iš kurių apie 10 yra MEMS slėgio jutikliai. Šie jutikliai gali pateikti svarbių duomenų, padedančių automobilių gamintojams optimizuoti variklio darbą, pagerinti degalų efektyvumą ir padidinti vairavimo saugumą.

Buitinė elektronika:

Tobulėjant tokioms programoms kaip 3D navigacija, judesio stebėjimas ir sveikatos stebėjimas, MEMS slėgio jutiklių taikymas plataus vartojimo elektronikoje tampa vis dažnesnis. Slėgio jutikliai įrenginiuose, tokiuose kaip išmanieji telefonai, planšetiniai kompiuteriai ir išmanieji laikrodžiai, gali būti naudojami tokioms funkcijoms kaip barometrai, aukščiamačiai ir vidaus navigacija. Slėgio jutikliai išmaniuosiuose nešiojamuose įrenginiuose taip pat gali stebėti pratimų ir sveikatos rodiklius, tokius kaip širdies susitraukimų dažnis ir fizinis aktyvumas, todėl gaunami tikslesni duomenys. Be to, MEMS slėgio jutikliai yra plačiai naudojami tokiose srityse kaip dronai ir orlaivių modeliai, teikiantys informaciją apie aukštį ir bendradarbiaujant su navigacinėmis sistemomis, kad būtų pasiektas tikslus skrydžio valdymas.

Medicinos pramonė:

Medicinos pramonėje MEMS slėgio jutikliai plačiai naudojami įvairiuose medicinos prietaisuose ir aptikimo sistemose. Jie gali būti naudojami kraujospūdžio nustatymui, ventiliatorių ir respiratorių kontrolei, vidinio slėgio stebėjimui ir vaistų tiekimo sistemoms. Šie jutikliai užtikrina tikslius slėgio matavimus, kad padėtų medicinos darbuotojams diagnozuoti ir gydyti.

Pramoninė automatika:

Pramoninės automatikos srityje MEMS slėgio jutikliai naudojami įvairiems pramoniniams procesams stebėti ir valdyti, jie plačiai naudojami skysčių ir dujų vamzdynų sistemose, lygio stebėjimo, slėgio valdymo, srauto matavimo srityse. Didelis šių jutiklių tikslumas ir patikimumas yra būtini pramoninių procesų stabilumui ir saugumui užtikrinti.

Oro erdvė:

MEMS slėgio davikliai gali būti naudojami orlaivių ir raketų aerodinaminių charakteristikų bandymams, didelio aukščio slėgio stebėjimui, meteorologinių duomenų rinkimui ir orlaivių bei kosminės įrangos oro slėgio kontrolei. Dėl savo miniatiūrizavimo ir lengvumo charakteristikų jis idealiai tinka aviacijos ir kosmoso pramonei, kad atitiktų griežtus aplinkosaugos reikalavimus.

4. MEMS slėgio jutiklio rinkos dydis

Dėl plačiai paplitusio pritaikymo įvairiose pramonės šakose MEMS slėgio jutiklių rinkos dydis labai auga. Yole prognozuoja, kad pasaulinės MEMS slėgio jutiklių rinkos dydis 2019–2026 m. padidės nuo 1,684 mlrd. JAV dolerių iki 2,215 mlrd. siuntų skaičius išaugo nuo 1,485 mlrd. vienetų iki 2,183 mlrd. vienetų, o vidutinis metinis sudėtinio augimo tempas yra 4,9%. Didėjant tikslių ir patikimų slėgio jutimo sprendimų paklausai, tikimasi, kad MEMS slėgio jutiklių rinka artimiausiais metais smarkiai išsiplės, o tai suteiks daug galimybių šios srities gamintojams ir tiekėjams.