211service.com
En ny retning for digitale kompasser
Mobiltelefoner og mange andre mobile enheder kommer nu pakket med sensorer, der er i stand til at spore dem, mens de bevæger sig. De digitale kompasser, gyroskoper og accelerometre, der er indlejret i sådanne enheder, har affødt en bred vifte af lokationsbaserede tjenester, såvel som nye måder at kontrollere mobile gadgets på - for eksempel med et ryste eller et svirp. Nu kunne en ny måde at fremstille disse sensorer gøre en sådan teknologi mindre og billigere.
Fremskridtet kan også resultere i, at bevægelsessensorer dukker op i mange flere enheder og genstande, inklusive løbesko eller tennisketchere, siger Nigel Drew fra Barcelona, Spanien-baserede Baolab mikrosystemer , som udviklede den nye teknologi.
Baolab har lavet en ny slags digitalt kompas ved hjælp af en enklere fremstillingsmetode. Teknologien vil dukke op i GPS-enheder næste år, siger Drew. Virksomheden har også lavet prototype accelerometre og gyroskoper og planlægger at kombinere alle tre typer sensorer på samme chip.
Konventionelle digitale kompasser er lavet ved hjælp af det, der kaldes komplementær metal-oxid-halvleder-fremstilling, den mest almindelige metode til fremstilling af mikrochips og elektroniske kontrolkredsløb. Men sådanne kompasser inkluderer strukturer såsom magnetfeltkoncentratorer, der skal tilføjes, efter at chippen er lavet, hvilket tilføjer kompleksitet og omkostninger. Den grundlæggende forskel er, at [vores kompas] er lavet udelukkende inden for standard CMOS, siger Drew.
Dette er muligt, fordi kompasset udnytter et fænomen kaldet Lorentz-styrken. De fleste kommercielle digitale kompasser er afhængige af et andet fænomen, kaldet Hall Effect, som virker ved at køre en strøm gennem en leder og måle ændringer i spænding forårsaget af Jordens magnetfelt.
Lorentz-kraften sker derimod, når et magnetfelt genererer en kraft på et ledende materiale, når en strøm løber gennem det. En enhed kan bestemme magnetfeltet ved at måle forskydningen af et objekt, som denne kraft virker på.
I Baolabs chips er et mikro-elektromekanisk system (MEMS) i nanoskala ætset ud af en konventionel siliciumchip. Denne nano-MEMS-enhed består af en aluminiumsmasse ophængt af fjedre. Når en enhed driver en strøm gennem massen, vil eventuelle magnetiske felter udøve en kraft på massen og påvirke dens resonans. Et par metalplader, der flankerer massen, vil opdage disse ændringer. En enhed kan de måle magnetfeltet i én retning ved at notere minimale ændringer i kapacitansen af disse plader. Ved hjælp af et sæt på tre af disse sensorer kan enheden bestemme retningen af Jordens magnetfelt og dermed dens orientering.
Denne form for MEMS-CMOS co-integration teknologi vil forbedre følsomheden og muliggøre mindre, og derfor billigere, sensorchips sammenlignet med de konventionelle, siger Hiroshi Mizuta , professor i nanoelektronik ved Southampton Universitys NANO Group.
Hver af Baolabs nano-MEMS-sensorer er mindre end 90 mikron lang. Drew siger, at det burde være muligt at integrere alle tre typer sensorer i en enkelt chip på kun tre millimeter lang.
Under kølerhjelmen: Et scanningselektronmikroskopbillede af det digitale kompas skabt af Baolab.