HP MEMS kan ryste bevægelsesfølsomhed

At accelerometeret i din nye iPhone 3GS skal virke ret cool, skifte telefonen til landskabsvisning og styre dig gennem racerspil og alt. Men det er ikke noget i forhold til, hvad Hewlett-Packard er kommet på.

Accelerometre eller inertiometre er enheder, der mærker stød, vibrationer og ændringer i hastighed. De, der anvendes i mobiltelefoner og andre forbrugerenheder, er MEMS (mikroelektromekaniske systemer), i det væsentlige integrerede kredsløb med bevægelige dele. Selv om de er små og relativt billige har de ikke været i stand til at matche de mere følsomme sensorer, der anvendes i fly og andre kommercielle applikationer indtil nu, ifølge HP.

Nu har firmaet udviklet et MEMS accelerometer, der kan gøre arbejdet i high-end sensorer, som indtil nu har været mekaniske enheder, størrelsen af ​​en mursten, der koster omkring US $ 1.000 pr. akse, hvor hver akse føler bevægelse i en retning. Det gjorde det dels med teknologi udviklet i sin printerafdeling, der bruger en anden type MEMS i printhoveder. For øjeblikket er disse HP-sensorer ikke billige nok til at sætte i forbrugerelektronik, men fordi de er MEMS, kan de komme der om et par år. I mellemtiden kunne de revolutionere brugen af ​​accelerometre i bygninger og geologi.

[Yderligere læsning: De bedste Android-telefoner til hvert budget.]

De meget berusede chips er 1.000 gange så følsomme som dem i forbrugerenheder i dag, ifølge HP. Som et tegn på, hvor følsomt de er, ville et visitkort, der faldt i den ene ende af et bord, skabe et meget stærkt signal på en af ​​disse sensorer i den anden ende, ifølge David Erickson, ingeniørchef i Technology Development Organization.

På grund af deres størrelse, omkostninger og lavt strømforbrug kunne de nye sensorer bruges i store arrays fordelt over et område eller en struktur. HP taler til potentielle brugere om, hvilke typer miniature inertiometre de kan bruge, og virksomheden håber at sælge dem sensorer sammen med trådløse netværk, lagringssystemer og datacentre til at indsamle, opbevare og behandle de oplysninger, der kommer ud af arrayerne.

For eksempel kunne en stor samling af disse sensorer på San Francisco-Oakland Bay Bridge have givet ingeniører kritisk information for at hjælpe dem med at forhindre kabelbrud i sidste uge, der tvang broen til at lukke i seks dage, sagde Erickson. Et par hundrede eller så små MEMS knyttet til broen kunne have opdaget, hvordan forskellige dele af strukturen flyttede under forskellige forhold, såsom vind eller tung trafik. Ved at sammenligne alle de data, de indsamlede mod en model af, hvordan broen skulle bevæge sig, kunne ingeniører have kunnet forudsige, at en del skulle give plads, sagde han. En sådan strukturel sundhedsovervågning kunne også anvendes på bygninger med mange små enheder, der er knyttet til alle de strukturelle komponenter.

En anden mulig anvendelse er geofysisk kortlægning, hvilket er til minedrift, boring og seismisk analyse, hvad en MR (magnetisk resonansbilleddannelse) er til medicin. Efter at have plantet bevægelsessensorer under jorden med jævne mellemrum for at danne et gitter, bruger forskere en slædehammer eller en eksplosion til at sende en vibration gennem jorden. Disse vibrationer afleder de forskellige materialer under overfladen og detekteres af sensorerne, så når alle dataene kombineres, danner det et virtuelt kort.

HP udviklede sine inertisensorer med tre lag silicium. Inde i mellemlaget er en lille bevægelig masse suspenderet på fjedre, med elektroder på hver side af den. Når massen bevæger sig, ændrer den signalerne mellem elektroderne, og denne ændring er registreret som vibration eller bevægelse, siger Erickson.

Chipsne, ca. 5 millimeter firkantede med 2 mm tykke, forbruger kun ca. 50 milliwatts elektricitet i henhold til HP. På det niveau kunne de køre på magten "høstet" fra det omgivende miljø, sagde Rich Duncombe, den fremtrædende teknolog og strateg ved HP. Mulighederne omfatter høst energi fra radiobølger eller temperaturændringer i miljøet, eller selv fra den meget bevægelse sensoren opdager, sagde han.

Forskningsfirmaet Gartner forventer, at markedet for ikke-optiske sensor chips som MEMS vil vokse med 10 procent om året, fra 2,7 mia. Dollars i 2007 til omkring 4,4 mia. Dollars i 2012. Det er næsten dobbelt så stort som det samlede halvledermarkeds vækstrate ifølge Gartner. HP's gennembrud med MEMS-accelerometre, som overvinder afvejninger mellem størrelse, vægt, omkostninger og ydeevne, vil sandsynligvis føre til højere volumener og lavere priser, som det har været tilfældet med andre chipindustrier, sagde Gartner-analytikeren Jim Walker. følsomme MEMS gør det til forbrugerprodukter, de kunne give telefoner nogle interessante nye evner. De er følsomme nok til at skelne placering, så brugerne kunne konstant vide, hvor de selv var på byens gader med dårlig GPS-dækning, sagde Erickson. Gartner's Walker mener sundhedspleje er et andet område, hvor de kunne komme til nytte. En sensor på en mobiltelefon kan muligvis mærke brugerens hjerteslag, opdage et hjerteanfald og automatisk ringe til nødtjenester, sagde han.

HP er bekymret for mere end broer, minedrift eller mobiltelefoner. Det ønsker at bruge de små inertiometre som en del af det centrale nervesystem for jorden, et informationsøkosystem bestående af forskellige sensorer bundet til netværk, opbevaring, servere og software over hele verden. For eksempel kan alle de sensorer, der er installeret i bygninger og broer, danne en kæmpe kollektive seismograf for at hjælpe forskere med at opdage og forudsige jordskælv. "

" Vi er lige på forkanten for virkelig at forstå, hvordan pervasive netværk af denne art vil blive udviklet og hvordan de skal bidrage til (løse) de større problemer, som samfundet arbejder igennem, "sagde HP Duncombe.