MEMS传感器:智能化机器人的秘密武器
MEMS即微机电系统(Microelectro Mechanical Systems),是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。经过四十多年的发展,已成为世界瞩目的重大科技领域之一。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术,具有广阔的应用前景。截止到2010年,全世界有大约600余家单位从事MEMS的研制和生产工作,已研制出包括微型压力传感器、加速度传感器、微喷墨打印头、数字微镜显示器在内的几百种产品,其中MEMS传感器占相当大的比例。MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时,在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。
MEMS传感器是令人惊奇的小器件,大小仅为几平方毫米,通常包含两个芯片。一个是传感器芯片,通常来说MEMS器件提供运动或压力信息,但它也可以用作磁性固态传感器。另一个芯片提供必要的信号处理功能,可将来自传感器的微弱的模拟信号转换为有用信息,并通过一些串行总线传递这些信息。
这些传感器外形小巧、价格实惠,是机器人的理想配件。它们既小巧又实惠,通常内嵌在智能手机和其它消费电子游戏应用中进行销售,目前已售出了数亿个。此外,它们的耗电量很低。例如,当采用2V或3V电源时,一个加速度传感器的功耗通常不到10μA;功耗通常是频率和理想操作点精度之间的一个平衡点。低功耗方案,如低于1μA,还可以通过专用传感器来实现,这些传感器可作为一个运动触发器或篡改探测单元来运行。它们提供的快速唤醒和关闭机制是影响功耗的最重要的参数。节能技术将根据应用需求获取数据点所需的频率而不断变化。
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