HP MEMS kan skape bevegelsessensing

At akselerometeret i din nye iPhone 3GS må virke ganske kul, bytte telefonen til landskapsvisning og styre deg gjennom racer spill og alt. Men det er ingenting i forhold til hva Hewlett-Packard har oppstått.

Accelerometre, eller inertisensorer, er enheter som påviser støt, vibrasjoner og hastighetsendringer. De som brukes i mobiltelefoner og andre forbrukerinnretninger, er MEMS (mikroelektromekaniske systemer), hovedsakelig integrerte kretser med bevegelige deler. Selv om de er små og relativt billige, har de ikke vært i stand til å matche de mer følsomme sensorene som brukes i flyruter og andre kommersielle applikasjoner til nå, ifølge HP.

Nå har selskapet utviklet et MEMS akselerometer som kan gjøre arbeidet til high-end sensorer, som til nå har vært mekaniske enheter størrelsen på en murstein som koster ca US $ 1000 per akse, med hver akse som registrerer bevegelse i en retning. Det gjorde det delvis med teknologi utviklet i sin skriveravdeling, som bruker en annen type MEMS i skrivehoder. For nå er disse HP-sensorene ikke billige nok til å sette inn forbrukerelektronikk, men fordi de er MEMS, kan de komme dit om noen år. I mellomtiden kunne de revolusjonere bruken av akselerometre i bygninger og geologi.

[Videre lesing: De beste Android-telefonene for hvert budsjett.]

De svært beroligende sjetongene er 1000 ganger så følsomme som de i forbruksapparater i dag, ifølge HP. Som et tegn på hvor følsomt de er, vil et visittkort som er tapt i en ende av et bord, generere et meget sterkt signal på en av disse sensorene i den andre enden, ifølge David Erickson, teknisk leder i Technology Development Organization.

På grunn av deres størrelse, kostnad og lavt strømforbruk kunne de nye sensorene brukes i store arrays fordelt over et område eller en struktur. HP snakker til potensielle brukere om hvilke typer miniatyr tröghetssensorer de kan bruke, og selskapet håper å selge dem sensorer sammen med trådløse nettverk, lagringssystemer og datasentre for å samle inn, lagre og behandle informasjonen som kommer ut av arrays For eksempel kan en stor samling av disse sensorer på San Francisco-Oakland Bay Bridge ha gitt ingeniører kritisk informasjon for å hjelpe dem med å forhindre kabelbrudd i forrige uke som tvang broen til å lukke i seks dager, sa Erickson. Et par hundre eller så små MEMS knyttet til broen kunne ha oppdaget hvordan ulike deler av strukturen beveget seg under ulike forhold, for eksempel vind eller tung trafikk. Ved å sammenligne alle dataene de samlet mot en modell av hvordan broen burde bevege seg, kunne ingeniører ha kunnet forutsi at en del skulle gi vei, sa han. Denne typen strukturell helseovervåking kan også brukes på bygninger, med mange små enheter festet til alle strukturelle komponenter.

En annen mulig anvendelse er geofysisk kartlegging, som er for gruvedrift, boring og seismisk analyse hva en MR (magnetisk resonansbilding) er til medisin. Etter å ha plantet bevegelsessensorer med jevne mellomrom for å danne et rutenett, bruker forskerne en sledhammer eller en eksplosjon for å sende vibrasjon gjennom bakken. Disse vibrasjonene spretter av de forskjellige materialene under overflaten og detekteres av sensorene, så når alle dataene er kombinert, danner det et virtuelt kart.

HP utviklet sine inertisensorer med tre lag silisium. Innsiden av midterlaget er en liten bevegelig masse som er suspendert på fjærer, med elektroder på hver side av den. Når massen beveger seg, endres signaler mellom elektrodene, og den endringen er registrert som vibrasjon eller bevegelse, sier Erickson. Chipsen, omtrent 5 millimeter firkantet med 2 mm tykk, forbruker bare ca 50 milliwatt elektrisitet, ifølge HP. På det nivået kunne de kjøre på kraft "høstet" fra omgivelsene, sa Rich Duncombe, en fremtredende tekniker og strateg ved HP. Mulighetene inkluderer høsting av energi fra radiobølger eller temperaturendringer i miljøet, eller til og med fra selve bevegelsen sensorer oppdager, sa han.

Forskningsselskapet Gartner forventer at markedet for ikke-optiske sensorbrikker som MEMS vil vokse med 10 prosent per år, fra 2,7 milliarder dollar i 2007 til rundt 4,4 milliarder i 2012. Det er nesten dobbelt så høyt som det totale halvledermarkedet, ifølge Gartner. HPs gjennombrudd med MEMS-akselerometre, som overvinner avvik mellom størrelse, vekt, kostnad og ytelse, vil trolig føre til høyere volumer og lavere priser, som det har skjedd andre chipindustrier, sa Gartner-analytikeren Jim Walker.

Hvis den høye sensitive MEMS gjør det til forbrukerprodukter, de kan gi telefoner noen interessante nye muligheter. De er følsomme nok til å skille sted, slik at brukerne hele tiden kunne vite hvor de var selv på bygater med dårlig GPS-dekning, sa Erickson. Gartner's Walker mener helsevesen er et annet område der de kan komme til nytte. En sensor på en mobiltelefon kan være i stand til å føle brukerens hjerteslag, oppdage et hjerteinfarkt og automatisk ringe til nødtjenester, sa han.

HP er bekymret for mer enn broer, gruvedrift eller mobiltelefoner. Den ønsker å bruke de små inertisensorene som en del av det sentrale nervesystemet for jorden, et informasjonssøkosystem bestående av ulike sensorer knyttet til nettverk, lagring, servere og programvare over hele verden. For eksempel kan alle sensorene som er installert i bygninger og broer danne en gigantisk kollektiv seismograf for å hjelpe forskere til å oppdage og forutsi jordskjelv. "

" Vi er bare på forkanten av å virkelig forstå hvordan gjennomgripende nettverk av denne typen skal utvikles og hvordan de skal bidra til (løse) de større problemene som samfunnet jobber gjennom, "sa HP Duncombe.