Cztery miliardy czujników MEMS od Boscha

Czujniki MEMS mogą dziś mierzyć coraz więcej parametrów. Na początku 2014 roku spółka Bosch Sensortec wprowadziła na rynek światową nowość w dziedzinie czujników: zintegrowany czujnik BME280 który w jednej obudowie łączy funkcje pomiaru ciśnienia, wilgotności i temperatury. Nowy czujnik został opracowany z myślą o zastosowaniach w obszarach takich, jak monitorowanie środowiska, nawigacja wewnątrz budynków (Indoor Navigation), inteligentne domy (Smart Home), spersonalizowane stacje pogodowe oraz sport i fitness. Czujnik mierzy wilgotność powietrza w ciągu zaledwie jednej sekundy – to absolutny rekord w branży. Odznacza się także bardzo wysoką dokładnością pomiaru temperatury otoczenia i niskim zużyciem energii.

Czujniki Bosch stają się także coraz inteligentniejsze. Obecnie rozpoczynamy produkcję pierwszego czujnika, który mierzy nie tylko przyspieszenie, ruch obrotowy i pole magnetyczne, ale także posiada mikrokontroler analizujący wskaźniki. 

Technologia o kluczowym znaczeniu dla Internetu rzeczy i usług

Wprowadzenie czujników MEMS do elektroniki samochodowej w latach osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku było pierwszym symptomem ich upowszechnienia. Stosowanie czujników na masową skalę w smartfonach od początku XXI wieku wyznaczyło początek drugiej fali popularyzacji. Internet przedmiotów i usług można nazwać trzecią falą: czujniki, przetworniki sygnału, baterie i nadajniki są tak kompaktowe, energooszczędne i niedrogie w produkcji, że można je stosować w miliardach urządzeń. Równocześnie zwiększyła się dostępność sieci przesyłu drogą radiową. Tym samym czujniki MEMS stały się technologią, która ma kluczowe znaczenie dla rozwoju Internetu przedmiotów i usług. Dlatego czujniki muszą być wyposażone w mikrozłącze radiowe, baterię oraz funkcje programowe. Do Internetu mają być bowiem przesyłane nie surowe dane, lecz tylko istotne informacje, przeanalizowane przez inteligentny układ. Lokalne przetwarzanie danych wymaga know-how w zakresie systemów, którym dysponuje firma Bosch. Już w roku 2013 Bosch wprowadził do produkcji seryjnej czujnik drzwiowy, który przesyła na smartfon właściciela domu informacje o podejrzanym ruchu. W przyszłości okna będą mogły za pomocą dyskretnie rozmieszczonych czujników sterować ogrzewaniem lub systemem alarmowym w domu, a bransoletki wyposażone w czujniki same powiadomią służby ratunkowe po wykryciu, że osoba, która ją nosi, przewróciła się i prawdopodobnie potrzebuje pomocy. Czujniki podłączone do Internetu będą znajdować się nie tylko w smartfonach, ale także w innych dostosowanych do tego produktach. 

Internet rzeczy i usług oferuje wysoki potencjał biznesowy 

Ważnym obszarem przyszłego wzrostu obrotów są produkty i usługi wykorzystujące Internet. Bosch, posiadający know-how w dziedzinie sprzętu oraz szerokie kompetencje technologiczne, jest dobrze przygotowany do realizacji tego zadania. W celu rozwijania tego obszaru działalności, Bosch założył pod koniec 2013 roku spółkę Bosch Connected Devices and Solutions GmbH. Oferuje ona kompaktową elektronikę oraz know-how w dziedzinie oprogramowania, mając na celu wyposażenie w inteligencję oraz połączenie z siecią urządzeń i obiektów z całkiem różnych obszarów zastosowań. Spółka koncentruje się na rozwijaniu zintegrowanych z Internetem czujników i aktuatorów. Aktuatory przetwarzają sygnały elektryczne otrzymywane z czujników lub sterowników w konkretne działanie. Przykładem może tu być włączanie i wyłączanie oświetlenia oraz otwieranie i zamykanie zaworu. Strategia spółki idzie przede wszystkim w kierunku zastosowań opartych na czujnikach związanych z segmentami inteligentnych domów (Smart Home) oraz transportu, logistyki i ruchu drogowego – w przyszłości towary o znaczeniu krytycznym będą automatycznie zgłaszać centrum logistycznemu każdą nietypową zmianę stanu. 

Czujniki MEMS są zbudowane z bardzo drobnych krzemowych struktur, które przy ruchu obudowy przemieszczają się o ułamki tysięcznych milimetra. Przemieszczenie takie powoduje zmianę właściwości elektrycznych, które można zmierzyć i przekształcić w strumień danych. Czujniki mają mikroskopijne wymiary: ludzki włos ma średnicę 70 tysięcznych milimetra (70 mikrometrów), natomiast niektóre komponenty mierzą zaledwie 4 mikrometry – czyli są o 17 razy mniejsze od średnicy włosa. Ponieważ czujniki mikromechaniczne generują bardzo słabe sygnały elektryczne, konstruktorzy, oprócz czujnika zintegrowali w obudowie lub częściowo bezpośrednio na tym samym chipie układ elektroniczny, który przetwarza sygnał, wzmacnia go i przekształca w dane cyfrowe. W ten sposób czujniki MEMS mogą dostarczać dane pomiarowe bezpośrednio do sterowników.