HP MEMS może wstrząsnąć detekcją ruchu

Ten akcelerometr w swoim nowym telefonie iPhone 3GS musi wydawać się całkiem fajny, przełączając telefon na widok poziomy i sterując grami wyścigowymi. Ale to nic w porównaniu z tym, co wymyślił Hewlett-Packard.

Akcelerometry lub czujniki bezwładnościowe są urządzeniami wyczuwającymi wstrząsy, wibracje i zmiany prędkości. Te stosowane w telefonach komórkowych i innych urządzeniach konsumenckich to MEMS (systemy mikroelektromechaniczne), zasadniczo zintegrowane układy z ruchomymi częściami. Chociaż małe i stosunkowo niedrogie, nie były w stanie dorównać bardziej czułym czujnikom stosowanym w samolotach pasażerskich i innych komercyjnych aplikacjach do tej pory, według HP.

Teraz firma opracowała akcelerometr MEMS, który może wykonać pracę czujniki high-end, które do tej pory były urządzeniami mechanicznymi wielkości cegły, która kosztuje około 1000 USD na oś, przy czym każda oś wykrywa ruch w jednym kierunku. Zrobiło to częściowo dzięki technologii opracowanej w dziale drukarek, która wykorzystuje inny typ MEMS w głowicach drukujących. Na razie te czujniki HP nie są na tyle tanie, aby umieścić je w elektronice użytkowej, ale ponieważ są to MEMS, mogą się tam dostać za kilka lat. W międzyczasie mogą zrewolucjonizować wykorzystanie akcelerometrów w budynkach i geologii.

[Czytaj dalej: Najlepsze telefony z Androidem dla każdego budżetu.]

Bardzo wrażliwe chipy są tysiąc razy bardziej czułe niż te w dzisiejszych urządzeniach konsumenckich, według HP. Jak wskazuje David Erickson, kierownik ds. Technicznych w Organizacji ds. Rozwoju Technologii, wskazanie, jak bardzo są wrażliwi, wizytówka upuszczona na jednym końcu tabeli generuje bardzo silny sygnał na jednym z czujników na drugim końcu tabeli

Ze względu na rozmiar, koszt i niski pobór mocy nowe czujniki mogą być stosowane w dużych macierzach rozmieszczonych w całym obszarze lub strukturze. HP rozmawia z potencjalnymi użytkownikami o tym, jakie miniaturowe czujniki mogą wykorzystywać, a firma ma nadzieję sprzedać im czujniki wraz z sieciami bezprzewodowymi, systemami pamięci masowej i centrami danych w celu gromadzenia, przechowywania i przetwarzania informacji pochodzących z macierzy..

Na przykład, duża kolekcja tych czujników na San Francisco-Oakland Bay Bridge mogłaby dać inżynierom krytyczne informacje, które pomogą im zapobiec zerwaniu kabla w zeszłym tygodniu, który zmusił most do zamknięcia na sześć dni, powiedział Erickson. Kilkaset mniejszych MEMS przyczepionych do mostu mogło wyczuć, jak różne części konstrukcji poruszały się w różnych warunkach, takich jak wiatr lub duży ruch. Porównując wszystkie zebrane dane z modelem, w jaki sposób most powinien się poruszać, inżynierowie mogli przewidzieć, że część się ustąpi - powiedział. Tego rodzaju strukturalny monitoring zdrowia można również zastosować do budynków, przy czym wiele małych urządzeń jest połączonych ze wszystkimi komponentami konstrukcyjnymi.

Kolejnym możliwym zastosowaniem jest geofizyczne mapowanie, które polega na wydobywaniu, wierceniu i analizie sejsmicznej, co to jest MRI (obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego) jest do medycyny. Po posadzeniu czujników ruchu pod ziemią w regularnych odstępach czasu w celu utworzenia siatki, naukowcy używają młota lub wybuchu, aby wysłać wibracje przez ziemię. Wibracje odbijają się od różnych materiałów pod powierzchnią i są wykrywane przez czujniki, więc gdy wszystkie dane są połączone, tworzą wirtualną mapę.

HP zaprojektował swoje czujniki bezwładnościowe z trzema warstwami krzemu. Wewnątrz środkowej warstwy znajduje się maleńka ruchoma masa zawieszona na sprężynach, z elektrodami po obu jej stronach. Gdy masa się porusza, zmienia sygnały między elektrodami, a ta zmiana jest rejestrowana jako wibracja lub ruch, powiedział Erickson.

Układy scalone o grubości około 5 milimetrów kwadratowych i grubości 2 mm zużywają tylko około 50 miliwatów energii elektrycznej, zgodnie z HP. Na tym poziomie mogliby czerpać energię "zebraną" z otaczającego środowiska, powiedział Rich Duncombe, wybitny technolog i strateg w HP. Możliwości obejmują pozyskiwanie energii z fal radiowych lub zmiany temperatury w otoczeniu, lub nawet z samego ruchu wykrywanego przez czujniki, powiedział.

Firma badawcza Gartner spodziewa się, że rynek nie optycznych układów czujników, takich jak MEMS, wzrośnie o 10 procent rocznie, z 2,7 miliarda USD w 2007 roku do około 4,4 miliarda USD w 2012 roku. To prawie dwa razy więcej niż cały rynek półprzewodników, zgodnie z Gartner. Przełom HP z akcelerometrami MEMS, który pokonuje kompromisy między rozmiarem, wagą, kosztem i wydajnością, prawdopodobnie doprowadzi do wzrostu wolumenów i niższych cen, jak to miało miejsce w przypadku innych branż chipowych, powiedział analityk firmy Gartner, Jim Walker.

Jeśli wrażliwe MEMS trafiają do produktów konsumenckich, mogą dać telefonom kilka interesujących nowych możliwości. Są na tyle wyczuleni, aby rozróżnić lokalizację, aby użytkownicy mogli stale wiedzieć, gdzie znajdowali się na ulicach miast o słabym zasięgu GPS, powiedział Erickson. Gartner's Walker uważa, że ​​opieka zdrowotna to kolejna dziedzina, w której mogą się przydać. Czujnik na telefonie komórkowym może być w stanie wyczuć uderzenie serca użytkownika, wykryć zawał serca i automatycznie wezwać służby ratunkowe, powiedział.

HP jest zaniepokojony czymś więcej niż mostami, wydobyciem lub telefonami komórkowymi. Chce używać małych czujników inercyjnych jako części Centralnego Układu Nerwowego dla Ziemi, ekosystemu informacji złożonego z różnych czujników związanych z sieciami, pamięciami masowymi, serwerami i oprogramowaniem na całym świecie. Na przykład, wszystkie te czujniki zainstalowane w budynkach i mostach mogą stworzyć gigantyczny zbiorowy sejsmograf, aby pomóc naukowcom wykryć i przewidzieć trzęsienia ziemi.

"Jesteśmy po prostu na przedzie naprawdę dobrze rozumiejąc, jak wszechobecne sieci tego rodzaju będą rozwijane i jak mają przyczynić się (rozwiązać) do większych problemów, przez które społeczeństwo przechodzi, "powiedział Duncombe z HP.