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.
In questo articolo verranno presentate alcune delle sfide alla base dello sviluppo di sistemi radar e schiere di antenne a onde millimetriche (mmWave) per la prossima generazione di auto e camion intelligenti. Il software NI AWR Design Environment è una piattaforma EDA che fornisce un ambiente di progettazione per lo sviluppo di circuiti e sistemi ad alta frequenza integrando diversi pacchetti software. Attraverso un esempio pratico si mostrerà come la Piattaforma NI AWR Design, in particolare le funzionalità di progettazione radar offerte all'interno del software di progettazione Visual System Simulator (VSS), possano essere usate con successo per soddisfare le …
La gestione dell'alimentazione svolge un ruolo importante praticamente in ogni apparecchiatura elettronica. Un sottosistema di gestione dell'energia efficace può influire sull'affidabilità, le prestazioni e il time to market delle apparecchiature elettroniche associate. Tutti i sottosistemi di gestione dell'alimentazione utilizzano tecniche lineari, a commutazione o una combinazione di entrambe le configurazioni. Gli alimentatori lineari conducono sempre corrente, mentre gli alimentatori in modalità switch accendono e spengono l'alimentazione ad alta frequenza. Le differenze tra i due includono dimensioni e peso, capacità di gestione della potenza, EMI e tecniche di regolazione. La progettazione generale del sottosistema di gestione dell'alimentazione coinvolge diverse sfide …
Al giorno d'oggi l'uso sempre più diffuso di sensori è diventato una routine. Spesso e volentieri, infatti, li usiamo anche involontariamente, senza accorgercene. Per questo motivo è sempre più necessario progettare interfacce per questi sensori che siano caratterizzate dall'avere un basso consumo. I motivi sono molteplici, tra cui una maggiore durata della batteria se questi sensori sono installati su dispositivi mobili. Introduzione I sensori di tipo capacitivo sono, ad oggi, un tipo di tecnologia molto diffusa su scala globale per applicazioni che spaziano da misure di umidità a posizione, da rilievi del livello di un determinato fluido a misure di …
Lo scopo di questo articolo è quello di presentare una panoramica relativa a una famiglia di sensori di grande interesse la cui importanza è cresciuta enormemente grazie ai recenti progressi della tecnologia elettronica: i sensori di prossimità. Anzitutto occorre ricordare brevemente in cosa consiste un sensore e quali possono essere i suoi campi di utilizzo nelle apparecchiature di tipo elettronico. Per sensore si intende in generale un dispositivo in grado di misurare il valore di una grandezza fisica applicata al suo ingresso, fornendo in uscita una grandezza il cui valore è funzione della grandezza misurata. Nel nostro caso specifico, restringeremo il campo d’interesse intorno a quei sensori la cui uscita è una grandezza di …
La ricarica wireless è senza dubbio un requisito per ottimizzare le richieste di alimentazione di un qualsiasi dispositivo portatile. Offrendo inoltre un modo semplice per ricaricare il cellulare rapidamente e senza disporre di cavi. La ricarica senza fili sfrutta le principali leggi della fisica, permettendo così a qualsiasi utente di ricaricare velocemente il proprio dispositivo. In un prossimo futuro questa tecnologia riguarderà non solo i dispositivi portatili ma anche i veicoli a guida autonoma. In questa intervista con Tony Armstrong Direttore Marketing, Power Products di Analog Devices, cercheremo di approfondire vari aspetti che circondano tale tecnologia. 1. Come si …
NMEA è uno standard di comunicazione utilizzato nella trasmissione dati satellitare (GPS) e nautica. L’ente che sviluppa e gestisce il protocollo è la National Marine Electronics Association. In questo articolo vedremo che cosa sono le stringhe NMEA e come possiamo acquisire i dati in questo formato. Lo standard NMEA è uno standard di interfacciamento tra apparecchiature digitali. La comunicazione NMEA nasce nel campo nautico ma è molto utilizzato nella comunicazione satellitare, dove viene impiegato per trasmettere dati da un GPS verso un computer. In genere esistono diversi protocolli di comunicazione utilizzati dai GPS (Rockwell, SiRF…) spesso in formato binario, ovvero non leggibili ad occhio nudo. La praticità e il vantaggio del binario sta nel fatto che possono essere compressi …
Una trattazione dedicata alle tastiere a sfioramento basate sulla tecnologia capacitiva e induttiva di Microchip. Grazie alla completa assenza di parti meccaniche la loro durata è praticamente illimitata. Le tastiere a sfioramento e a contatto stanno prendendo il sopravvento sulle tradizionali tastiere a pulsanti e interruttori. La maggiore potenzialità infatti sta nella totale assenza di parti meccaniche che ne garantiscono il funzionamento praticamente all’infinito. Inoltre contribuiscono all’aspetto estetico e di design poiché anche le dimensioni possono essere ridotte ai minimi termini. I possibili utilizzi abbracciano un campo estremamente ampio, da quello medico, industriale e automobilistico. Questa tecnologia promette anche un’innovazione nel campo estetico, assicura un lungo e duraturo funzionamento, anche in condizioni …
I sensori di immagini CMOS vengono oggi utilizzati in diversi campi applicativi, da quello medicale passando per il settore della sicurezza etc. Gli imager CMOS offrono significativi vantaggi in termini di bassi consumi di potenza, bassa tensione di alimentazione e integrazione monolitica, consentendo ad esempio la fabbricazione di fotocamere digitali single-chip miniaturizzate con funzionalità aggiuntive sul chip o anche a livello di pixel aprendo opportunità completamente nuove. In questo articolo andremo a presentare la scheda di valutazione per il sensore ottico MT9M114 di ON Semiconductor, un sensore CMOS con incluse funzioni sofisticate per il miglioramento e l'elaborazione delle immagini …
L’articolo tratta le possibili alternative a disposizione di un progettista per realizzare un'interfaccia verso un sensore d’immagine CMOS. In questa seconda parte ci si occuperà dell’interfaccia tra sensore e logiche programmabili mettendo in evidenza i pregi e i difetti di una soluzione di questo tipo. La prima parte di questo articolo esaminava la possibilità di realizzare un interfaccia verso un sensore d’immagine CMOS utilizzando microcontrollori dotati di un interfaccia diretta verso il sensore. L’altra possibile alternativa per realizzare un’interfaccia ad alta velocità, in grado di catturare i dati provenienti dal sensore CMOS, è utilizzare logiche programmabili o ASIC (Application Specific Integrated Circuit), realizzare quella che viene definita una “glue logic” ossia una logica che basandosi sulle caratteristiche …
Volendo realizzare un'interfaccia verso un sensore d’immagine CMOS le architetture digitali tra le quali operare una scelta sono principalmente due. La prima è basata su ASIC o logiche programmabili, nella seconda invece ci si affida a microcontrollori dotati di un'interfaccia in grado di gestire direttamente il sensore, ossia in grado di catturare il frame (il contenuto informativo alla base dell’immagine) proveniente da questo, realizzando così quella operazione che genericamente viene chiamata “frame grabbing”. L’interfaccia digitale dei sensori CMOS I sensori d’immagine CMOS solitamente hanno un interfaccia digitale basata su due canali di comunicazione, attraverso il primo canale è possibile accedere ai registri inter ni …
In quasi tutte le applicazioni che prevedono l’utilizzo di un motore in continua è indispensabile conoscere la posizione dell’albero del motore. I meccanismi di misura comunemente sono semplici; si usa un potenziometro in caso di basse accuratezze ed encoder ottici per precisioni maggiori. Laddove non è possibile collegare il sensore direttamente all’albero, ad esempio in una pompa idraulica, o laddove si vuole aumentare la vita del sistema riducendo le parti meccaniche in movimento, generalmente si usano gli encoder magnetici. Introduzione Come accennato, quando bisogna controllare un motore in continua in posizione o quando si vogliono misurare parametri derivati da …
Interattività è oggi la chiave del successo per ogni applicazione. Una degli esempi più interessanti è la tecnologia dei touch screen che da alcuni anni sta invadendo il mondo dell’elettronica consumer. In questo articolo vedremo come funziona un touch screen e alcuni semplici esempi per gestirlo. La tecnologia dei touch screen non è affatto recente; nata nella seconda metà degli anni ’60 negli ambienti di ricerca, fu utilizzata per la prima volta nel 1972 nell’ambito di un progetto per la realizzazione di terminali di apprendimento assistito al computer. La grande diffusione si è avuta tuttavia soltanto con la crescente popolarità di smart phones, PDA e console di gioco portatili che ha caratterizzato l’ultimo decennio. Diverse sono oggi le tecnologie nelle …
In questo articolo saranno mostrate alcune soluzioni circuitali per la misura della temperatura che sfrutta circuiti integrati della Linear Technology/Analog Devices. Cominciamo con il definire cos’è un sensore di temperatura. Si tratta di un trasduttore che converte una grandezza termica in un’elettrica che generalmente è rappresentata da una tensione. Esistono diversi principi di conversione, ma il più semplice è rappresentato dal termoresistore al platino in cui la resistività del sensore varia linearmente con la temperatura (la variazione quadratica è trascurabile). Il circuito che permette la misura di questa variazione è il ponte di Wheatston seguito da un amplificatore differenziale che ne amplifica la tensione di uscita. Il circuito mostrato in …
Nel corso degli ultimi anni, la tecnologia MEMS è stata ampiamente utilizzata nell’industria automotive, sino al punto che su 100 sensori installati in un veicolo, almeno 30 sono oggi realizzati con tecnologia MEMS. Nel corso dell’articolo esamineremo le principali applicazioni di questa importante tecnologia elettronica, per la quale il settore automotive occupa la seconda posizione in ordine di importanza. Introduzione La tecnologia MEMS sta progressivamente sostituendo larga parte dei sensori utilizzati a bordo degli attuali veicoli, portando con sé importanti e considerevoli vantaggi come riduzione dei costi, aumento dell’affidabilità e delle prestazioni. Non solo, è stato anche dimostrato come …
L'elaborazione delle immagini o "visione artificiale" funziona come una tecnologia chiave per l'industria automobilistica, poichè può essere utilizzata per ottimizzare una varietà di processi nella catena di produzione, oltre a rappresentare un punto fermo nei sistemi a guida autonoma. Le tecnologie di visione artificiale sono utilizzate in tutti i tipi di applicazioni industriali per il rilevamento rapido e inequivocabile di oggetti, con conseguente automazione e accelerazione dei processi di produzione. L'intensificazione dell'esigenza di un'ispezione superiore e una maggiore automazione sono i fattori chiave che influenzano la diffusione della tecnologia di visione artificiale in vari mercati applicativi. La visione artificiale …
Un accelerometro è un dispositivo inerziale per la misura delle accelerazioni lineari. Un dispositivo inerziale è in grado di fornire una misurazione senza bisogno di un riferimento esterno, a parte le condizioni iniziali fornite allo start-up, come ad esempio la posizione iniziale - ma solo se questo è richiesto dalla particolare applicazione. Una categoria particolare è quella degli accelerometri MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), dei dispositivi che integrano in un solo chip di silicio sia le parti meccaniche che i circuiti elettronici di condizionamento e controllo. Tra i maggiori produttori di accelerometri ed altri sensori MEMS troviamo Analog Devices, e ST Microelectronics. Gli accelerometri ed altri …
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 …
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 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 …
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 …
