Zaloguj się
Zaloguj przez facebook Zaloguj przez Google
Nie pamiętasz hasła?
Nie masz jeszcze konta? Dołącz do nas! Zarejestruj się
  • Tematy
  • Konkursy
  • Wydarzenia
  • Kursy
  • Zostań naszym partnerem
  • O nas
  • Druk 3D
  • Mechatronika
  • Robotyka
  • Elektronika
  • Elektryka
  • Mechanika
Ta witryna używa plików cookie. Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianie ustawień cookie w przeglądarce lub Polityce Prywatności. Korzystanie ze strony wymaga wyrażenia zgody na używanie cookie, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.
Zarejestruj się Zaloguj się
  • Home
  • Tematy
  • Elektronika
  • Technologia MEMS

Technologia MEMS
Technologia MEMS
Zastrzyk wiedzy
11228
0
05 paź 2020
05 paź 2020
udostępnij artykuł:
polub ten wpis:
(0)

MEMS czyli najnowocześniejsze rozwiązania w elektronice użytkowej i przemysłowej. Technologia ta pozwala na tworzenie małych zintegrowanych urządzeń lub systemów, które powstały z połączenia elementów mechanicznych oraz elektrycznych. Elementy te są wytwarzane w bardzo małej skali od mikrometrów do kilku milimetrów. Dzięki nim potrafimy monitorować, uruchamiać i generować efektory w skali makro.

Technologia MEMS

Technologia MEMS ma charakter interdyscyplinarny co tworzy z niej technologię strokate mechatroniczną. Łączy ona wiedzę projektową, inżynieryjną i produkcyjną w szerokim i zróżnicowanym zakresie obszarów technicznych. Najważniejsze technologie wykorzystywane podczas tworzenia układów MEMS są technologie wytwarzania obwodów scalonych, inżynierii mechanicznej, inżynierii materiałowej, elektrotechniki, chemii i inżynierii chemicznej, a także inżynierii płynów i optyki.

Złożoność samych układów MEMS jest widoczna w szerokiej gamie aplikacji. Stosuje się je między innymi w przemyśle automotive, medycynie, elektronice, komunikacji, kosmonautyce oraz obronie.

Najbardziej rozpoznawanymi układami MEMS w obecnych czasach to akcelerometry, pozwalające na kontrolowanie chociażby położenia naszych telefonów. Dzięki nim nasze ekrany obracają się wraz z naszym telefonem. Tworzy się z nich również: hipy projekcyjne, czujniki ciśnienia krwi, przełączniki optyczne, mikrozawory, biosensory, mikrofony i wiele innych produktów.

To właśnie technologia MEMS została okrzyknięta najbardziej rewolucyjną technologią XXI wiek. Ponieważ to dzięki niej mamy zrewolucjonizować produkcję przemysłową, konsumpcję jak i inne dziedziny nauki. A wszystko to łącząc w opartą na krzemie mikroelektronikę.

Technologia MEMS
Mikro sensor wykonany w technologi MEMS

Pochodzenie i opis ogólny.

MEMS, akronim pochodzący ze Stanów Zjednoczonych, określany jest również jako Microsystems Technology (MST) w Europie i Micromachines w Japonii. Podczas gdy elektronika urządzenia jest wytwarzana za pomocą technologii IC, komponenty mikromechaniczne są wytwarzane przez zaawansowane manipulacje krzemem i innymi substratami za pomocą procesów mikroobróbki. Procesy takie jak mikroobróbka objętościowa i powierzchniowa, jak również mikroobróbka o wysokim współczynniku kształtu (HARM) selektywnie usuwa części krzemu lub dodaje dodatkowe warstwy strukturalne, tworząc elementy mechaniczne i elektromechaniczne. Podczas gdy układy scalone są zaprojektowane do wykorzystywania właściwości elektrycznych krzemu, MEMS wykorzystuje właściwości mechaniczne krzemu oraz jego właściwości elektryczne. W najbardziej ogólnej formie, MEMS składa się z mikrostruktur mechanicznych, mikroczujników, mikroprzetworników i mikroelektroniki, wszystkie zintegrowane na tym samym chipie krzemowym. Mikroczujniki wykrywają zmiany w środowisku systemu, mierząc informacje mechaniczne, akustyczne, termiczne, magnetyczne, chemiczne lub elektromagnetyczne. Mikroelektronika przetwarza te informacje i przekazuje na zewnątrz układu.

Urządzenia wytwarzane w tej technologii są bardzo małe, co powoduje że ich składniki są najczęściej o mikroskopijnej wielkości. Obecnie w technologii MEMS można wyprodukować dźwignie, koła zębate a także silniki. Jednam MEMS to nie tylko miniaturyzacja elementów mechanicznych. Ponieważ większość urządzeń to nawet nie są urządzenia mechaniczne. Technologia ta polega na integrowaniu elementów mechanicznych z elektronicznymi tak aby powstawały skomplikowane układy elektroniczne.

Historia. 

Od wczesnej wizji we wczesnych latach pięćdziesiątych XX wieku MEMS stopniowo wychodzi z laboratoriów badawczych i trafia do codziennych produktów. Pierwsze komponenty na skalę komercyjną zaczęły się pojawiać dopiero w połowie lat 90. Były to między innymi akcelerometry wykorzystywane do sterowania poduszkami powietrznymi w autach.

Historia MEMS ilustruje różnorodności, wykonań i zastosowań. Poniższa lista przedstawia kamienie milowe MEMS:

1958 Pierwsze silikonowe mierniki tensometryczne dostępne w handlu.
1959 Richard Feynman ogłasza publiczne wyzwanie, oferując 1000 dolarów pierwszej osobie, która stworzy silnik elektryczny mniejszy niż 1/64 cala.
1961 Pierwszy krzemowy czujnik ciśnienia.
1967 Wynalezienie powierzchniowej mikroobróbki. Westinghouse tworzy tranzystor polowy (RGT).
1970 Zademonstrowano pierwszy akcelerometr krzemowy.
1979 Pierwsza mikromaszynowa dysza do druku atramentowego.
Początek lat 80 Pierwsze eksperymenty w krzemie z mikroobróbką.
1982 Jednorazowy przetwornik ciśnienia krwi.
1988 Pierwsza konferencja MEMS.
1992 Pierwszy zawias w mikromaszynach.
1993 Sprzedany pierwszy mikromaszynowy miernik prędkości (Analog Devices, ADXL50).
2000 Komponenty optyczno-sieciowe MEMS.

Technologia MEMS

Czym jest akcelerometr?

Akcelerometr jest z zasady urządzeniem pojemnościowym lub piezorezystywnym, który składa się z zawieszonej masy, czyli płytki wahliwej. Kiedy przyśpieszenie zaczyna działać na masę płytki wyginają się co powoduje wykrycie przyśpieszenia.

Dzięki temu akcelerometry mogą być wykorzystywane nie tylko w przemyśle motoryzacyjnym chociażby w poduszkach powietrznych. Są one również wykorzystywane do: wykrywania trzęsień ziemi, wirtualnych gier wideo i Joysticków, rozruszników serc, dysków twardych o wysokiej wydajności i zbrojeniu. Oczywiście to nie wszystkie zastosowania tej technologii.

Czujnik ciśnienia.

Kolejnym przykładem zastosowania technologii MEMS jest jednorazowy czujnik ciśnienia, który jest używany do monitorowania ciśnienia krwi w szpitalach. Czujnik ten łączy się dożylnie z pacjentem i poprzez roztwór dożylny monitoruje się ciśnienie krwi. Wydawało by się że takie układy są strasznie drogie. Jednak jest to błędne myślenie, ponieważ poprzednie urządzenia wykorzystywane do tego działania kosztowały 600 USD za sztukę. Układy MEMS kosztują zaledwie 10 USD i nie trzeba ich sterylizować oraz ponownie kalibrować, tak jak jego poprzednika. Jednorazowy czujnik składa się z krzemowego podłoża, które jest wytrawiane w celu wytworzenia membrany i jest związane z podłożem. Warstwa piezorezystancyjna nakładana jest na powierzchnię membrany w pobliżu krawędzi w celu przekształcenia obciążenia mechanicznego w napięcie elektryczne. Ciśnienie odpowiada ugięciu membrany. Element pomiarowy jest zamontowany na plastikowej lub ceramicznej podstawie z plastikowym kapturkiem. Do oddzielania roztworu soli od elementu czujnikowego stosuje się żel. Podobnie jak w przypadku czujnika poduszki powietrznej MEMS, jednorazowy czujnik ciśnienia krwi przyczynił się do sukcesu MEMS.

Drukujesz dzięki MEMS

Jednym z najbardziej udanych zastosowań tej technologii jest głowica drukarki atramentowej. Drukarki atramentowe używają serii dysz do natryskiwania kropli tuszu bezpośrednio na papier. W zależności od rodzaju drukarki atramentowej krople atramentu są formowane na różne sposoby; termicznie lub piezoelektrycznie. Wynaleziona w 1979 r. Przez Hewlett-Packard technologia głowicy drukującej termicznej drukarki atramentowej MEMS wykorzystuje rozszerzalność cieplną par atramentu. Wewnątrz głowicy drukarki znajduje się szereg maleńkich rezystorów zwanych grzejnikami. Rezystory te można nagrzewać pod kontrolą mikroprocesora za pomocą impulsów elektronicznych o długości kilku milisekund. Atrament przepływa przez każdy rezystor, który po wypaleniu nagrzewa się odparowując atrament, tworząc pęcherzyk. Gdy bańka się rozszerza, część atramentu jest wypychana z dyszy w płytce dyszy, lądując na papierze i zestalając się niemal natychmiast. Gdy pęcherzyk zapadnie się, powstaje podciśnienie, które zasysa więcej atramentu do głowicy drukującej ze zbiornika we wkładzie. Warto zauważyć, że w tym systemie nie ma ruchomych części (poza samym atramentem), co świadczy o tym, że nie wszystkie urządzenia MEMS są mechaniczne.

Wytłaczanie przez dyszę może odbywać się za pomocą elementów piezoelektrycznych. Wtedy kryształ elektryczny znajduje się z tyłu zbiornika z tuszem na każdej dyszy. Kryształ piezoelektryczny odbiera bardzo mały ładunek elektryczny co prowadzi do wibracji, co powoduje wpłynięcie do dyszy niewielkiej ilości atramentu. Gdy wibracja się powtórzy atrament zostaje wessany z powrotem do zbiornika. Firma Epson opatentowała tę technologię, ale jest również używana przez większość wiodących firm drukarskich.

Przyszłość technologii MEMS

RF MEMS to jeden z najszybciej rozwijających się obszarów w komercyjnej technologii MEMS. RF MEMS są zaprojektowane specjalnie dla elektroniki w telefonach komórkowych i innych aplikacjach komunikacji bezprzewodowej, takich jak radary, globalne satelitarne systemy pozycjonujące (GPS) i sterowane anteny. MEMS umożliwił zwiększenie wydajności, niezawodności i funkcji tych urządzeń przy równoczesnym zmniejszeniu ich rozmiarów i kosztów.

Źródła:

  1. https://pl.wikipedia.org/wiki/...
  2. https://elektronikab2b.pl/tech...
  3. Inertial MEMS : Principles and Practice
  4. https://encyklopedia.pwn.pl/ha...
  5. https://ep.com.pl/files/1505.p...

Komentarze (0)
Musisz być zalogowany, by dodać swój komentarz.
Zaloguj się
Poprzedni artykuł Następny artykuł
To może Cię zaciekawić - artykuły z kategorii Elektronika
  • OPTA
    OPTA
    nowe rozwiązanie w przemyśle!
    Czytaj więcej…
    243
    0
  • Tabliczki Znamionowe: Niezbędne Narzędzia dla Nowoczesnego Przemysłu
    Tabliczki Znamionowe: Ni…
    Czytaj więcej…
    1241
    0
  • Axiomtek o sobie i co w tym takiego niezwykłego?
    Axiomtek o sobie i co w …
    Axiomtek jest jednym z wiodących na świecie dostawców rozwiązań …
    Czytaj więcej…
    947
    0
  • Mistrzostwa Polski w programowaniu PLC 2021
    Mistrzostwa Polski w pro…
    Czytaj więcej…
    2164
    0
  • LoRaWAN w świecie IoT z Adeunis
    LoRaWAN w świecie IoT z …
    Czytaj więcej…
    1676
    0
  • LED
    LED
    Dobór rezystora do diody
    Czytaj więcej…
    54548
    0
  • Transformatory
    Transformatory
    Podstawowe informacje
    Czytaj więcej…
    21196
    0
  • Przekaźniki
    Przekaźniki
    Bicie serca każdej szafy sterującej
    Czytaj więcej…
    3864
    0
  • Optihum - Co to właściwie jest?
    Optihum - Co to właściwi…
    Urządzenie DIY odpowiedzialne za wilgotność powietrza.
    Czytaj więcej…
    3134
    0
  • Prace konkursowe
    Prace konkursowe
    Liga mistrzów automatyki WAGO
    Czytaj więcej…
    2244
    0
  • Świat zasilaczy
    Świat zasilaczy
    Podstawowy element każdego układu. Jak dobrać i czym się charakt…
    Czytaj więcej…
    18099
    0
  • Konkurs WAGO
    Konkurs WAGO
    Mistrz Automatyki WAGO 2020
    Czytaj więcej…
    1460
    0
  • Technologia MEMS
    Technologia MEMS
    Zastrzyk wiedzy
    Czytaj więcej…
    11228
    0
  • Automatyzacja domowa - Co to właściwie jest?
    Automatyzacja domowa - C…
    Loxone, czyli firma automatyzacji domowej
    Czytaj więcej…
    2992
    0
  • Sterowanie Bezprzewodowe
    Sterowanie Bezprzewodowe
    Technologia bezprzewodowa w domu
    Czytaj więcej…
    2261
    0
  • Elektronika - podstawy
    Elektronika - podstawy
    Pomiar napięcia
    Czytaj więcej…
    13310
    0
  • Ściemniacze oświetlenia
    Ściemniacze oświetlenia
    Twórz klimatyczne przestrzenie niewielkim kosztem.
    Czytaj więcej…
    2543
    0
  • Elektronika - podstawy
    Elektronika - podstawy
    Napięcie i jego rodzaje
    Czytaj więcej…
    7793
    0
  • Połączenia LED
    Połączenia LED
    Równoległe i szeregowe
    Czytaj więcej…
    25734
    0
  • Licznik energii
    Licznik energii
    czyli jak obniżyć koszty energii w przedsiębiorstwie
    Czytaj więcej…
    2866
    0
  • PLC od WAGO
    PLC od WAGO
    Sterownik PFC 100
    Czytaj więcej…
    2712
    0
  • Sterowanie częstotliwością
    Sterowanie częstotliwośc…
    Sterowanie za pomocą Arduino
    Czytaj więcej…
    5067
    0
  • Diody świecące
    Diody świecące
    LED
    Czytaj więcej…
    10718
    0
  • Podstawowe elementy elektroniczne
    Podstawowe elementy elek…
    Rezystor, cewka i dławik
    Czytaj więcej…
    13101
    0
  • Magazynowanie Energii
    Magazynowanie Energii
    ANALIZA METOD POMIAROWYCH URZĄDZEŃ DO MAGAZYNOWANIA ENERGII
    Czytaj więcej…
    2213
    0
  • Wyświetlacz 7 segmentowy
    Wyświetlacz 7 segmentowy
    Programowanie wyświetlacza 7 segmentowego za pomocą oprogramowan…
    Czytaj więcej…
    13656
    0
  • Świat automatyki domowej
    Świat automatyki domowej
    Poznajemy automatykę domową na podstawie produktów firmy F&F
    Czytaj więcej…
    3412
    0
  • Volswagen ID.3
    Volswagen ID.3
    Nowa seria samochodów grupy VW oraz inwestycje w sieć ładowania.
    Czytaj więcej…
    2376
    0
  • Nikola Tesla
    Nikola Tesla
    Najważniejsze informacje
    Czytaj więcej…
    8386
    0
  • Oszczędzaj prąd
    Oszczędzaj prąd
    Czytaj więcej…
    3408
    0
  • 4.0 Rewolucja przemysłowa w technologii montażu
    4.0 Rewolucja przemysłow…
    Aplikacje firmy Atlas Copco
    Czytaj więcej…
    2831
    0
  • Bezprzewodowy system do pomiaru drgań - VibSystem 1.0
    Bezprzewodowy system do …
    Czytaj więcej…
    3424
    2
  • PLC w domu
    PLC w domu
    Inteligentny dom
    Czytaj więcej…
    6786
    0
  • Czujniki
    Czujniki
    Czyli coś się dzieje i coś działa.
    Czytaj więcej…
    6149
    0
Nasi partnerzy
Copyright © 2025 Wszelkie prawa zastrzeżone | Polityka prywatności | Regulamin serwisu
Realizacja: Strony internetowe - bcweb.pl
  • Home
  • Tematy
    • Druk 3D
    • Mechatronika
    • Robotyka
    • Elektronika
    • Elektryka
    • Mechanika
  • Konkursy
  • Wydarzenia
  • Kursy
    • Elektronika
    • Pneumatyka i Hydraulika
    • Druk 3D
    • Programowanie Robotów
    • Automatyka
  • Zostań naszym partnerem
  • O nas
  • Panel użytkownika
  • Zaloguj się
  • Zarejestruj się
Nasi partnerzy