Mems & Sensors:

Nella categoria MEMS & Sensors sono presenti articoli tecnici e progetti di riferimento relativi sia ai MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) in generale tra cui accelerometri e giroscopi, sia ai vari tipi di sensori presenti sul mercato con relativa Signal Chain per l’acquisizione analogica.

Monitorare la pressione degli pneumatici

Lo pneumatico è l’elemento che viene montato sulle ruote e che permette l’aderenza del veicolo sulla strada. Per questo motivo è fondamentale che sia monitorata costantemente la sua pressione al fine di prevedere eventuali perdite di aderenza. Ecco dunque come implementare un sistema TPMS. Un sistema di monitoraggio della pressione dei pneumatici è spesso indicato con la sigla TPMS, acronimo di Tire Pressure Monitoring System. Si tratta di un sistema elettronico progettato con lo scopo di monitorare costantemente la pressione dell’aria presente all’inter no dei pneumatici di un autoveicolo.  Il sistema è spesso indicato anche con la sigla RTPMS (Remote TPMS). Esistono due tipologie differenti di sensori per la misura della pressione: diretti ed indiretti. I primi forniscono  il …

Sensori MEMS: una rivoluzione nel settore sanitario

Anche se la tecnologia MEMS (Micro Electro-Mechanical System) non si può certo definire una novità, in quanto la sua nascita risale a parecchi decenni fa, si può a ragione affermare che solo in tempi recenti è iniziato lo sfruttamento delle sue reali potenzialità. L'integrazione di circuiti elettrici e di strutture meccaniche su un singolo substrato di dimensioni micrometriche, oltre ad essere la tecnologia alla base della maggior parte degli odierni dispositivi indossabili, riveste un ruolo fondamentale nell'implementazione di numerose funzionali degli attuali smartphone. Introduzione Senza dimenticare l'enorme influenza dei MEMS sullo sviluppo delle biotecnologie: grazie a questi minuscoli dispositivi …

I convertitori Capacitance To Digital

I convertitori capacitance-to-digital consentono di convertire la variazione del valore di una capacità in un valore digitale elaborabile da un microcontrollore. Ecco come implementarli sia dal punto di vista digitale che analogico con i dispositivi della Analog Devices. I chip AD7141 e AD7143 della Analog Devices integrano al loro interno dei convertitori Capacitance-to-Digital (CDC), ossia dispositivi che consento di leggere le variazioni del valore di una o più capacità. Questo è molto fruttato in tutti gli apparati elettronici, come palmari o computer portatili, che integrano al loro interno pulsanti, cursori o touchpad. Il principio di funzionamento è ben riassunto nella figura 1. Molti avranno sperimentato, lavorando con circuiti ad alta frequenza, l’effetto di …

I sensori MEMS per la digitalizzazione dell’industria

Le applicazioni IoT e IIoT hanno l'obiettivo di ricavare informazioni utili dai flussi di dati acquisiti dai sensori. Entrambi si basano su un approccio a più livelli in cui i dispositivi periferici comunicano con un'applicazione di alto livello direttamente o attraverso alcune risorse intermedie. I sensori MEMS hanno il potenziale di fornire vantaggi significativi in termini di costi e performance. Introduzione Come con le applicazioni IoT, IIoT utilizza più flussi di dati per fornire informazioni utili. Con l'IIoT, tuttavia, gli sviluppatori delle reti di sensori possono trovarsi a dover affrontare una combinazione di condizioni operative difficili, tra cui limitazioni sul posizionamento e …

I sensori MEMS inerziali per l’automazione

L'automazione di macchinari industriali, che si tratti di produzione, agricoltura, logistica, energia, automobili o veicoli aerei senza equipaggio, promette grandi vantaggi in termini di efficienza delle risorse, accuratezza delle attrezzature e sicurezza. Un fattore chiave per l'ottenimento di questi vantaggi è l'utilizzo di sensoristica di rilevamento per migliorare le condizioni operative. Introduzione L'attenzione rivolta alle applicazioni critiche per la sicurezza sia nel mercato automobilistico sia in quello industriale è in forte crescita, portando nuove e ulteriori pressioni agli ingegneri di sistemi. L'industria automotive è sotto pressione per fornire nuovi sistemi di sicurezza dei veicoli, che vanno dai sistemi airbag di base …

Una piattaforma multi-sensore con interfaccia Arduino

SENSORSHLD1-EVK-101 è una piattaforma shield della ROHM Semiconductor che integra vari sensori (tra cui temperatura, accelerometro, di prossimità) su una singola scheda. La shield utilizza pin di interfaccia standard Arduino, rendendo possibile la connessione a qualsiasi kit di valutazione. Introduzione Sensor Shield (SENSORSHLD1-EVK-101) offre un'alternativa a basso costo che include vari sensori e i pin di interfaccia standard Arduino per il collegamento a qualsiasi kit di sviluppo. Ciò consente la verifica immediata del funzionamento del sensore e facilita la progettazione di dispositivi di sensing, alleggerendo significativamente il carico di sviluppo, promuovendo l'espansione del mercato dei sensori e nello stesso tempo offre …

Progettazione della strumentazione: sfide e soluzioni

La strumentazione consente agli ingegneri di vedere e capire cosa sta accadendo su differenti processi elettronici e meccanici o sistemi. Questi dispositivi ottengono, analizzano e mostrano dati, permettendo agli ingegneri di monitorare e controllare macchinari e realizzare tutte le correzioni necessarie. Durante le prove e la prototipizzazione, gli strumenti consentono miglioramenti dei circuiti così che nuovi e migliori progetti possano essere creati. Strumenti dalle capacità elevate con ampia funzionalità ed utilizzabilità sono necessari per incontrare le sfide di progettazione presentate da una varietà di applicazioni. Introduzione Mercati differenti prevedono caratteristiche diverse per uno strumento: il mercato militare è guidato …

Termocamera VOLTCRAFT PT-32

La termocamera permette di ottenere una distribuzione senza contatto della temperatura su superfici, indicando punto-punto il valore come misurazione diretta. La telecamera Voltcraft può essere impiegata per svariati materiali e superfici in diverse applicazioni. Introduzione Una fotocamera termografica (chiamata anche fotocamera a infrarossi o fotocamera termica o termocamera) è un dispositivo che forma un'immagine utilizzando radiazioni a raggi infrarossi, simile a una fotocamera comune che forma un'immagine con luce visibile. Invece dell'intervallo di 400-700 nanometri della telecamera a luce visibile, le telecamere a infrarossi funzionano con lunghezze d'onda fino a 14.000 nm (14 μm).  In linea generale, la radiazione …

Considerazioni di design per la realizzazione di uno spirometro

In questo articolo vedremo alcune considerazioni hardware e software per realizzare un dispositivo in grado di quantificare le capacità respiratorie di un essere umano, misurando sia i volumi che le portate. I risultati delle misure effettuate da questo dispositivo potranno essere inviate ad un computer per visualizzare graficamente i dati.  Fondamenti di spirometria Vediamo anzitutto di acquisire familiarità con i principali parametri utilizzati nell’ambito della spirometria, analizzando come essi possano essere misurati. Per spirometria si intende una serie di test volti a determinare le capacità respiratorie di una persona. La spirometrica misura la quantità di aria inalata ed espirata …

Firmware 139 Speciale MEMS

È uscito il nuovo numero di Firmware di Ottobre! Il focus di questo mese è dedicato ai MEMS, ecco alcuni articoli: l'innovazione tecnologica dei MEMS, Test di signal integrity su backplane multilayer, la tecnologia audio per il settore MEMS, il secondo articolo del corso VHDL e tanti altri! Buona lettura! La copertina di Firmware n. 139 Il sommario di Firmware n. 139   L’innovazione tecnologica dei sensori MEMS Test di Signal Integrity su backplane multilayer: un approccio automatizzato mediante l’uso di VNA low-cost La tecnologia MEMS per il settore audio Considerazioni progettuali sulla tecnologia GaN Convertitore DC-DC per applicazioni …

Le sorgenti di rumore nei sensori d’immagine CCD

Quando un sensore CCD riprende un’immagine, con essa viene acquisito anche del rumore, come se fosse anch’esso un segnale utile, ma di fatto degradando le prestazioni delle riprese video e fotografiche e quindi la qualità delle immagini. Il principale problema nel trattamento della risoluzione della riduzione del rumore, è il fatto che gran parte del rumore è di tipo random e quindi impossibile da rimuovere completamente dall’immagine. Le principali tipologie di rumore che contribuiscono al degrado della qualità dell’immagine nei sensori CCD sono: lo shot noise, il Thermally generated noise, il Reset Noise, l’Output Amplifier Noise, il Clocking Noise …

Packaging dei sensori MEMS: le sfide per il futuro

I dispositivi realizzati in tecnologia MEMS, in particolare i sensori, sono entrati ormai a far parte della nostra vita di tutti i giorni: autoveicoli, dispositivi mobili, indossabili, smartwatch, dispositivi per il fitness, elettromedicali, sono solo alcune delle applicazioni in cui questa tecnologia ha trovato largo impiego. Le sfide future che questi sensori e dispositivi dovranno affrontare riguardano soprattutto il packaging, con requisiti sempre più stringenti in termini di spessore e dimensioni imposti dal mercato Introduzione La tecnologia MEMS si è ormai infiltrata profondamente nella nostra attività quotidiana, con diversi tipi di sensori e dispositivi utilizzati in applicazioni che spaziano …

L’importanza dei sensori MEMS – Intervista a Andrea Onetti Direttore Generale MEMS Sensors Division @ STMicroelectronics

La sensoristica MEMS si è imposta nel mercato come tecnologia dirompente basata su una combinazione di microelettronica e micromeccanica decisamente affidabile. E' impiegata nei più svariati campi dell'automotive, consumer ed industriale. E' decisamente una tecnologia rivoluzionaria, capace di fornire design elettronici più performanti non solo dal punto di vista delle dimensioni fisiche, ma anche in termini di costi e consumi energetici. Il mercato ha un vasto portafoglio con una forte concorrenza tra le varie aziende che si contengono lo spettro di leader. STMicroelectronics è il principale fornitore di un mercato dei sensori MEMS sempre più al centro dell'attenzione. Molti …

Sensori MEMS high-end per applicazioni industriali, automotive e healthcare

Il portafoglio MEMS high-end di STMicroelectronics comprende varie soluzioni che rappresentano la scelta ideale per applicazioni industriali, healthcare e automotive, tra cui telematica, navigazione, infotainment e sicurezza. La serie di sensori MEMS si compone principalmente di accelerometri ad alto g e giroscopi digitali a 3 assi.   Introduzione L'attenzione sulle applicazioni critiche in termini di sicurezza sia nei mercati automotive che in quelli industriali è notevolmente aumentata, portando nuove pressioni agli ingegneri dei sistemi in quanto devono lavorare per risolvere le sfide di sicurezza.  L'industria automobilistica ha implementato nel corso degli anni nuovi sistemi di sicurezza che vanno dai sistemi …

Le aspettative di mercato dei sensori MEMS

Gli ultimi anni sono stati un periodo d'oro per i mercati dei MEMS con grandi volumi di spedizione guidati dal settore degli smartphone. L'uso di sensori come i microfoni, i sensori inerziali, di pressione e di gas coinvolgono diversi mercati come quello automotive, industriale e aerospace. Introduzione I sensori MEMS utilizzano piccoli componenti meccanici ed elettrici integrati in un solo chip. I relativi mercati stanno crescendo più lentamente rispetto agli ultimi anni a causa della riduzione della domanda di smartphone e di altri dispositivi portatili che sono stati grandi driver di crescita. Yole Developpement nel suo studio propone un'analisi …

Quanto è importante la calibrazione della strumentazione?

La strumentazione scientifica medica è un'area in cui tutti si aspettano precisione e sicurezza. Come i produttori possono fornire apparecchiature "perfette" ad un prezzo ragionevole? In una sola parola, calibrazione. La calibrazione è un confronto delle prestazioni dell'apparecchio con uno standard di precisione noto e una relativa correzione al fine di ridurre al minimo gli errori. Introduzione Le tecniche di calibrazione riducono le tolleranze nelle apparecchiature imperfette pur mantenendo una certa convenienza economica. Tutte le componenti sia meccaniche che elettroniche hanno tolleranze di fabbricazione.  Quando i componenti vengono assemblati in un sistema, le singole tolleranze si sommeranno per crearne …

La tecnologia MEMS per il settore audio

I microfoni e gli altoparlanti MEMS si rivolgono a tutte quelle applicazioni audio dove le piccole dimensioni, l'alta qualità del suono, l'affidabilità e la convenienza sono requisiti fondamentali.  Le soluzioni MEMS audio di ST sono progettate con tecniche di produzione innovative, con l'obiettivo di offrire elevate prestazioni hi-fi dal punto di vista della purezza acustica.  Introduzione La tecnologia MEMS offre robustezza e affidabilità per i microfoni e gli altoparlanti impiegati nei più svariati campi dell'automotive per l'implementazione del controllo vocale, ma anche nelle applicazioni industriali dove l'ambiente operativo richiede determinate condizioni di lavoro. La scienza dei materiali sta introducendo …

L’elettronica è sempre più MEMS

I sensori MEMS sono in una buona fase di continua crescita, con una forte domanda dal settore automotive e dall'Internet of Things (IoT). Con una miniaturizzazione sempre più affidabile, sono stati sviluppati diversi sensori basati sulla tecnologia MEMS. Questi includono sensori di pressione e vibrazioni, accelerometri e giroscopi. I sensori MEMS vengono integrati in diverse applicazioni, tra cui dispositivi di monitoraggio delle vibrazioni industriali, l'implementazione di airbag, sistemi di valorizzazione della stabilità e sistemi di navigazione per veicoli e aerei. La tecnologia è stata considerata rivoluzionaria in quanto capace di modificare i design dei circuiti elettronici, portando le soluzioni …

Quale sarà il futuro dei MEMS? [OPINIONI A CONFRONTO]

Noi tutti vogliamo i nostri dispositivi estremamente performanti. Le persone vogliono registrare eventi social, performance musicali e riprodurre nello stesso tempo la musica in maniera accurata, oppure disporre di una elevata qualità di chiamata vocale priva di rumori di fondo anche in condizioni critiche. Queste tendenze richiedono tecnologie MEMS efficienti! Cresce la domanda di microfoni MEMS (per un approfondimento sui MEMS consultare la categoria corrispondente) che garantiscono elevate prestazioni e fedeltà con una decisa affidabilità, in dimensioni compatte adatte all'uso in dispositivi portatili. Il mercato dei microfoni MEMS dovrebbe aumentare da 3,6 miliardi di unità nel 2015 a oltre …

L’innovazione tecnologica dei sensori MEMS

La proliferazione dei sensori sta avendo una grande influenza in tutti gli aspetti della nostra vita quotidiana. Stiamo assistendo a una varietà di modi per poter interagire con il mondo, rappresentando, di fatto, il core delle applicazioni connesse nell’ambito dell’IoT. STMicroelectronics è al centro dell'evoluzione dell'industria dei sensori MEMS che guida l'innovazione continua per applicazioni che impiegano diversi microattuatori.    Introduzione Nella forma più generale, un MEMS consiste di microstrutture meccaniche e circuiteria microelettronica, il tutto integrato all'interno dello stesso chip di silicio (figura 1). I microsensori rilevano i cambiamenti nell'ambiente circostante misurando informazioni o fenomeni meccanici, termici, magnetici, chimici …

Firmware 137 Speciale Medical

È uscito il nuovo numero di Firmware di giugno! Il focus di questo mese è dedicato al Medical, ecco alcuni articoli: l'impatto delle tecnologie indossabili sulla moderna assistenza sanitaria, tecniche di progettazione per dispositivi medicali indossabili, test e sviluppo di applicazioni medicali e molto altro! Buona lettura! La copertina di Firmware n. 137 Il sommario di Firmware n. 137   Le soluzioni di timing nei sistemi digitali Corso Embedded ARM: sistemi operativi real time La progettazione PCB: intervista a Wojciech Giergusiewicz - Manager DesignSpark PCB @ RS Components L'impatto delle tecnologie medicali indossabili sulla moderna assistenza sanitaria Tecniche di …

Le ultime news dal settore MEDICAL

Gli impianti microelettronici svolgono un ruolo pionieristico in grado di individuare specifici parametri medici, e prendere immediatamente misure terapeutiche autonome combinando diagnosi e trattamenti in un unico sistema. L'elettronica medicale comprende sensori, attuatori ed elaborazione del segnale, tutta una serie di dispositivi tecnicamente sofisticati realizzati attraverso processi di ricerca, sviluppo, produzione e controllo di qualità. Introduzione Riferendosi alle applicazioni di elettronica medica per la gestione delle malattie croniche, per la cura post-operatoria e il benessere generale, è ben noto che la portabilità dei dispositivi elettronici medici è la chiave dell'accessibilità e della convenienza per la diagnostica sanitaria e altre …

Una panoramica sui sensori di campo magnetico

Siamo interamente avvolti dal campo magnetico terrestre ma nessuno dei nostri cinque sensi è in grado di avvertirne la presenza, la nostra unica esperienza della sua presenza è solitamente racchiusa nell’ago di una bussola. La Honeywell, azienda leader nel campo dei sensori magnetici, mette a disposizione alcuni tipi di sensori ad effetto hall della gamma SS490: l’SS443A (figura 1) di tipo digitale e l’SS495A di tipo analogico (figura 2). L’effetto Hall (figura 3) è un fenomeno legato al passaggio di una corrente, attraverso ovviamente un conduttore, in una zona in cui è presente un campo magnetico diretto ortogonalmente  alla corrente stessa. Il nome “digitale” discende dal fatto che l’uscita possiede solo due stati, …

Appesi a un filo: come usare lo standard 4-20 mA

Una volta c’erano i collegamenti cablati. Poi è venuto il wireless, con la sua praticità, la mancanza di fili che corrono da tutte le parti, e la facilità di utilizzo. All’inizio il wireless funzionava male, i dispositivi perdevano il collegamento (qualcuno ricorda i primi mouse Bluetooth?), le batterie finivano subito, e in generale si storceva il naso al solo pensare di comprare un aggeggio senza fili. Poi il wireless è diventato onnipresente, e a tutti gli effetti ne siamo circondati. Sembra, ormai, che qualsiasi problema possa essere risolto con una rete wireless. Ma in realtà non è così. Anche …

Le soluzioni MEMS per applicazioni ad alta vibrazione

Gli accelerometri misurano le accelerazioni in uno, due o tre assi ortogonali. Le misure sono tipicamente utilizzate per calcolare l’inclinazione o l'orientamento rispetto all’accelerazione di gravità, così come per misurare vibrazioni e urti. La maggior parte degli accelerometri sono sistemi micro-elettromeccanici (MEMS): in particolare quelli termici sono adatti per misurare l’inclinazione grazie alla loro risposta passa-basso e risonanza nulla. Il loro design monolitico e l’assenza di strutture capacitive, senza parti in movimento, implicano alta capacità di sopravvivenza agli urti e affidabilità best-in-class in ambienti esigenti. In questo articolo faremo una panoramica sui sensori MEMS, in particolare quelli capacitivi e …
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