A MEMS-technológia kínálta, fejlett érzékelők mozgásba lendítik a beágyazott rendszerek piacát 15 évvel ezelőtt, a mikro-elektromechanikai rendszerek (MEMS) kifejlesztésekor magától értetődő volt, hogy ez a technológia új lehetőségnek nyithat utat - az azonban korántsem volt egyértelmű, pontosan hogyan

A műszaki fejlődés előrehaladtával több kísérlet történt a nagyméretű elektromechanikai rendszerek imitálására MEMS-eszközökön keresztül, és néhány mikrométeres méretben sikerült is olyan egyszerű gépeket reprodukálni, amelyek fogaskerekeket és emelőket tartalmaztak. Bár ezek a szerkezetek - amelyekhez a kor félvezetőiparából kölcsönzött eljárások kerültek felhasználásra - hozzájárultak a technológia kifinomodásához, mégis korlátozott ipari lehetőségekkel szolgáltak.

Az ilyen kis méretskálán mozgó, megbízhatóan és folyamatosan működő háromdimenziós szerkezetek előállításának lehetősége ugyanakkor hamarosan az orvosbiológia színterén talált alkalmazásra. Olyan helyeken kezdték használni a MEMS-alapú eszközöket, ahol nagyméretű elektromechanikus megfelelőiket már nem tudták alkalmazni (például a sejtszintű folyadékmozgatás során). Így az orvosi kutatás és diagnosztika vált ennek a technológiának a legfőbb alkalmazójává.
Ezek a - szakértők és szakorvosok számára értékes, ám viszonylag szűk alkalmazások - a fejlesztések eredményeként várhatóan bekerülnek az otthoni egészségügyi eszközökbe: a MEMS-technológián alapuló diagnosztikai felszerelések segítségével a betegek kényelmes otthoni környezetben tudják majd ellenőrizni és dokumentálni a saját állapotukat.
Ez még ugyan a jövő, de nem jelenti azt, hogy a MEMS-technológia ne lenne máris kifejezetten keresett a piacon. A MEMS-alapú érzékelők alkalmazása a beágyazott rendszerekben jelenleg exponenciális növekedést él át, amelyet a mobiltelefonokban való használatuk nagymértékben támogat. Ez a tömeges alkalmazásokban való robbanásszerű terjedés ösztönözte a MEMS-alapú érzékelők fejlesztésébe való még nagyobb befektetést annak érdekében, hogy ezáltal az alkalmazások egyre szélesebb skáláját lehessen elérni.

Mozgó alkatrészek
Az érzékelők a komplex rendszerek fontos részét képezik, különösen olyan alkalmazásokban, ahol a biztonság kiemelt fontosságú. A mágneses érzékelőket például gyakran használják annak megállapítására, hogy a gépeken a biztonsági zárak nyitva vannak-e. A technológia fejlődésével az érzékelők egyéb területeken is egyre fontosabbá, és a MEMS megjelenésével mind "okosabbá" válnak. Az technológia alapvető ereje már a kezdetekben az érzékelők elektronikával való integrálásának képességében rejlett, manapság pedig a gyártók már teljes mértékben ki tudják használni e lehetőséget.
Minden MEMS-rendszer alapvető eleme a komplex eszközök olyan részegységekkel történő létrehozása, amelyek szabadon mozognak, illetve mozgathatók egy, két vagy akár három tengely mentén; valamint e mozgás mérésének képessége, bármilyen kismértékű legyen is ez. Ez a képesség jelenti a MEMS-alapú érzékelők egyik fő értékét, mivel így a gyártók új dimenziókat hozhatnak létre eszközeik kínálatában.
Ez a legjellemzőbben a gyorsulásmérőkben, giroszkópokban és hajlásszögmérőkben jelenik meg, amelyek befolyásolják és mérik a mozgást. A fentieken kívül olyan MEMS-megoldások is léteznek, amelyek a folyadéknyomás változásaira érzékeny membránnal rendelkezek, és elég kicsik ahhoz, hogy beültethető gyógyászati eszközök részeit képezhessék.
A főbb piacokon a mozgásérzékelők egyre elterjedtebbé válnak. A gyorsulásmérők, amelyeket eleinte a légzsákok érzékelőiben használtak, mára már a mobiltelefonokban, játékkonzolokban és a beviteli eszközök egyéb innovatív formáiban is megtalálhatók. Tán a legelterjedtebb példa a vezeték nélküli játékvezérlők, melyek lehetővé teszik a játékosoknak, hogy még egyszerűbben irányítsák a kedvenc játékkonzolukat, például a Microsoft és a PlayStation termékeit. A Kionix az inerciális MEMS-eszközök vezető szállítója, amelyek napjainkban számos szabályozóban megtalálhatók. Az RS sok háromtengelyes gyorsulásmérőt kínál a Kionix-tól, fejlesztő- és kiértékelőcsomagokkal kiegészítve.
A giroszkópok hasonlóképpen a lehetővé teszik a csekély helyzetváltozás mérését is a mozgás három tengelye mentén, például a légi járművek repülésvezérlő rendszereiben. Napjaink hordozható berendezéseiben a MEMS-alapú giroszkópok képesek észlelni a mozgást vagy a helyzetváltozást, amelyet számos kedvező és kedvezőtlen tényező hozhat létre, így például észlelni tudják egy képernyő elhelyezkedését, vagy egy berendezés engedély nélküli elmozdítását. GPS-érzékelőkkel párosítva, a MEMS-érzékelők képesek a navigációs irányítás kiterjesztésére. Ennek érdekében a mobiltelefonokat napjainkban MEMS-alapú iránytűkkel szerelik fel, biztosítva, hogy a térkép mindig az útiránynak megfelelően helyezkedjen el.

Az STMicroelectronics készítette LSM303DLH például háromtengelyes gyorsulásmérőt és háromtengelyes digitális magnetométert kínál egyetlen csomagban, vezérlési logikával és I²C interfésszel együtt. Lehetőség van a készülék funkcióinak olyan konfigurálására is, hogy mozgás érzékelésekor, például szabadeséskor aktivizálódjon.
Az átfogó LSM303DLH kiértékelőcsomag egy PC-csatlakozáshoz használható ST7-USB mikrokontrollert, egy eCompass-alkalmazást és egy GUI szoftvert is tartalmaz.

Előrejelzés

Az ST azon félvezető-kereskedők egyike, akik e technológia piacára is beléptek. A MEMS-érzékelők területén az RS valamennyi vezető gyártótól kínál gyorsulásmérőket, amelyek egymástól elsősorban érzékenységükben, és ennélfogva alkalmazási területükben különböznek, közös azonban bennük az optimalizált kialakítás. A félvezető-gyártási technológiák alkalmazása mindig is olyan MEMS-eszközöket eredményezett, amelyek kisméretűek, a kiterjedt K+F-erőfeszítések következtében nagyon megbízhatóak, és az alkalmazott gyártási folyamatnak köszönhetően kedvező áron kaphatók. Valószínűleg épp ez a jellemző az, amelynek köszönhetően ezek az érzékelők jelenleg ilyen nagy kereskedelmi sikert könyvelhetnek el.

A MEMS-érzékelők egyedülálló képességeire építve a VTI egy olyan hajlásszögmérő-családot fejlesztett ki, amely a szintezőalkalmazásokban műszeres méréseket képes elvégezni, és a képstabilizálástól kezdve a gyártóberendezésekig számos alkalmazásban felhasználható. A VTI által gyártott SCA61T egytengelyű hajlásszögmérő 0,0025° felbontást és akár ±90° elmozdulásmérést kínál, és kiértékelési csomaggal is rendelkezik.
Az iSuppi piaci elemzőcég szerint a MEMS-érzékelők kiszállítása, beleértve a gyorsulásmérőket, giroszkópokat, digitális iránytűket és nyomásérzékelőket is, hatalmas mértékben fog növekedni. 2009-ben 439 millió egység kiszállítására került sor, és ez a szám 2014-re várhatóan 2,2 milliárdra növekszik.
Az elemzők véleménye szerint a gyorsulásmérők 2014-re a mobiltelefonokban használt mozgásérzékelők 44%-át fogják kitenni, és erre az időre a telefonok 65%-a fog rendelkezni gyorsulásmérővel. Ez az arány 2007-ben csak 2% volt, míg 2009-ben 28%.
Hasonlóképpen, a GPS képességeinek kibővítéséhez alkalmazott digitális iránytűk kereslete is nagyfokú növekedést könyvelhet majd el, mivel a vezető mobiltelefon-operációs rendszerek (többek között az Android és a Microsoft Mobile Windows 7) támogatni fogják ezeket a funkciókat, a piaci várakozásoknak eleget téve. A telefonokba a giroszkópos alkalmazások is egyre növekvő mértékben kerülnek majd integrálásra, mivel a vásárlók ismerős kezelőfelületet keresnek, beleértve az arckifejezések felismerését is.
A MEMS-érzékelők piaca jelenleg hihetetlen mértékű növekedésen megy keresztül, elsősorban a beágyazott termékek iránti keresletnek köszönhetően. Mivel jelentősen növekszik az igény az egyre kifinomultabb érzékelőkre, az RS továbbra is biztosítja majd a mérnökök számára azokat a forrásokat, amelyekre szükségük van ahhoz, hogy alkalmazhassák ezt az izgalmas és nagy lehetőségeket kínáló technológiát.

Az RS Components honlapja