HP MEMS kan bewegingsdetectie opschudden

Die accelerometer in je nieuwe iPhone 3GS moet best cool lijken, de telefoon in landschapsbeeld veranderen en je door racegames en zo heen sturen. Maar het is niets vergeleken met wat Hewlett-Packard bedacht heeft.

Versnellingsmeters of traagheidssensoren zijn apparaten die schokken, trillingen en snelheidsveranderingen waarnemen. Degenen die worden gebruikt in mobiele telefoons en andere consumentenapparaten zijn MEMS (micro-elektromechanische systemen), in wezen geïntegreerde schakelingen met bewegende delen. Hoewel ze klein en relatief goedkoop zijn, hebben ze volgens HP nog niet de meest gevoelige sensoren kunnen vinden die worden gebruikt in vliegtuigen en andere commerciële toepassingen.

Nu heeft het bedrijf een MEMS-versnellingsmeter ontwikkeld die het werk van de high-end sensoren, die tot nu toe mechanische apparaten ter grootte van een baksteen waren die ongeveer $ 1.000 per as kostten, waarbij elke as beweging in één richting detecteerde. Dit gebeurde ten dele met technologie die werd ontwikkeld in zijn printerafdeling, die een ander type MEMS in printkoppen gebruikt. Voorlopig zijn deze HP-sensoren niet goedkoop genoeg om consumentenelektronica in te zetten, maar omdat ze MEMS zijn, kunnen ze daar over een paar jaar zijn. In de tussentijd konden ze een revolutie teweegbrengen in het gebruik van versnellingsmeters in gebouwen en geologie.

[Lees meer: ​​De beste Android-telefoons voor elk budget.]

De uiterst gevoelige chips zijn volgens HP 1000 keer zo gevoelig als die in consumentenapparaten. Om aan te geven hoe gevoelig ze zijn, zou een visitekaartje aan het ene uiteinde van een tafel een zeer sterk signaal afgeven aan een van deze sensoren aan de andere kant, volgens David Erickson, ingenieur manager in de Technology Development Organization.

Vanwege hun omvang, kosten en een laag stroomverbruik kunnen de nieuwe sensoren worden gebruikt in grote matrices verdeeld over een gebied of structuur. HP praat met potentiële gebruikers over wat voor soort miniatuur inertiële sensoren ze kunnen gebruiken, en het bedrijf hoopt ze de sensoren te verkopen samen met draadloze netwerken, opslagsystemen en datacenters om de informatie die uit de arrays komt te verzamelen, te bewaren en te verwerken.

Een grote verzameling van deze sensoren op de San Francisco-Oakland Bay Bridge heeft technici bijvoorbeeld cruciale informatie gegeven om hen te helpen bij het voorkomen van de kabelbreuk vorige week waardoor de brug zes dagen lang moest sluiten, zei Erickson. Een paar honderd kleine MEMS die aan de brug waren bevestigd, hadden kunnen voelen hoe verschillende delen van de constructie onder verschillende omstandigheden bewogen, zoals wind of zwaar verkeer. Door alle verzamelde gegevens te vergelijken met een model van hoe de brug zou moeten bewegen, hadden ingenieurs kunnen voorspellen dat een onderdeel zou wijken, zei hij. Dat soort structurele gezondheidsmonitoring zou ook kunnen worden toegepast op gebouwen, met veel kleine apparaten die aan alle structurele componenten zijn bevestigd.

Een andere mogelijke toepassing is geofysische kartering, dat wil zeggen mijnbouw, boren en seismische analyse wat een MRI (magnetic resonance imaging) is.) is voor de geneeskunde. Nadat ze met regelmatige tussenpozen ondergrondse bewegingssensoren ondergronds hebben geplant om een ​​raster te vormen, gebruiken wetenschappers een voorhamer of een explosie om een ​​vibratie door de grond te sturen. Die trillingen stuiteren af ​​van de verschillende materialen onder het oppervlak en worden gedetecteerd door de sensoren, dus wanneer alle gegevens worden gecombineerd, vormt het een virtuele kaart. 9 HP ontwierp de traagheidssensoren met drie lagen silicium. In de middelste laag bevindt zich een kleine beweegbare massa opgehangen aan veren, met elektroden aan weerszijden ervan. Terwijl de massa beweegt, verandert het de signalen tussen de elektroden en die verandering wordt geregistreerd als trillingen of beweging, zei Erickson.

De chips, ongeveer 5 millimeter bij 2 mm dik, verbruiken slechts ongeveer 50 milliwatt elektriciteit. HP. Op dat niveau konden ze op stroom rijden die 'geoogst' was uit de omgeving, zei Rich Duncombe, gerenommeerde technoloog en strateeg bij HP. De mogelijkheden omvatten het oogsten van energie uit radiogolven of temperatuurveranderingen in de omgeving, of zelfs uit de beweging die de sensoren detecteren, zei hij.

Onderzoeksbureau Gartner verwacht dat de markt voor niet-optische sensorchips, zoals MEMS, met 10 procent per jaar zal groeien, van US $ 2,7 miljard in 2007 tot ongeveer $ 4,4 miljard in 2012. Dat is bijna het dubbele groeipercentage van de totale halfgeleidermarkt, volgens Gartner. HP's doorbraak met MEMS-versnellingsmeters, die compromissen tussen grootte, gewicht, kosten en prestaties overwint, zal waarschijnlijk leiden tot hogere volumes en lagere prijzen, zoals andere chipindustrieën hebben voorgedaan, zei Gartner-analist Jim Walker.

gevoelige MEMS maken het tot consumentenproducten, ze kunnen telefoons een aantal interessante nieuwe mogelijkheden bieden. Ze zijn gevoelig genoeg om locaties te onderscheiden, zodat gebruikers constant konden weten waar ze waren, zelfs in stadsstraten met een slechte GPS-dekking, zei Erickson. Gartner's Walker denkt dat gezondheidszorg een ander gebied is waar ze van pas kunnen komen. Een sensor op een mobiele telefoon kan de hartslag van de gebruiker voelen, een hartaanval detecteren en automatisch hulpdiensten bellen, zegt hij. maakt zich zorgen over meer dan over bruggen, mijnen of mobiele telefoons. Het wil de kleine inertiële sensoren gebruiken als onderdeel van het Centrale Zenuwstelsel voor de Aarde, een informatie-ecosysteem dat bestaat uit verschillende sensoren die zijn verbonden met netwerken, opslag, servers en software over de hele wereld. Al die sensoren die in gebouwen en bruggen zijn geïnstalleerd, kunnen bijvoorbeeld een gigantische collectieve seismograaf vormen om wetenschappers te helpen bij het detecteren en voorspellen van aardbevingen.

We zijn slechts aan de voorkant van echt begrijpen hoe doordringende netwerken van dit soort worden ontwikkeld en hoe ze zullen bijdragen aan (het oplossen van) de grotere problemen waar de maatschappij mee werkt, "zei HP Duncombe.