يشير مصطلح MEMS إلى الأنظمة الميكانيكية الكهروميكانيكية الدقيقة. هذه مجموعة من الأجهزة ، ويمكن توصيف هذه الأجهزة من خلال حجمها الصغير ووضع التصميم. يمكن تصميم هذه المستشعرات باستخدام 1 - 100 ميكرومتر عناصر . يمكن أن تختلف هذه الأجهزة من الهياكل الصغيرة إلى الأنظمة الكهروميكانيكية الصعبة للغاية مع وجود العديد من العناصر المتحركة تحت سيطرة الإلكترونيات الدقيقة المدمجة. عادة ، تشتمل هذه المستشعرات على مشغلات ميكانيكية دقيقة ، وهياكل دقيقة ، وإلكترونيات دقيقة ، وأجهزة استشعار دقيقة في عبوة واحدة. تتناول هذه المقالة ما هو مستشعر MEMS ومبدأ العمل والمزايا والتطبيقات
ما هو مستشعر MEMS؟
إن أنظمة MEMS هي أجهزة استشعار تعمل بالقصور الذاتي منخفضة التكلفة وعالية الدقة وتستخدم لخدمة مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية. يستخدم هذا المستشعر تقنية قائمة على الرقاقة وهي النظام الميكرو-الكهروميكانيكي. هؤلاء مجسات تستخدم لاكتشاف وقياس الحافز الخارجي مثل الضغط ، وبعد ذلك يستجيب للضغط الذي يقاس الضغط بمساعدة بعض الإجراءات الميكانيكية. أفضل الأمثلة على ذلك تشمل بشكل أساسي تدوير محرك لتعويض تغير الضغط.
ال تصنيع MEMS IC يمكن أن يتم ذلك باستخدام السيليكون ، حيث يتم وضع طبقات مادية طفيفة بطريقة أخرى مثبتة على ركيزة Si. بعد ذلك ، تم إصلاحها بشكل انتقائي لتترك هياكل ثلاثية الأبعاد مجهرية مثل الأغشية ، والحزم ، والرافعات ، والينابيع ، والتروس.
mems-ic
يحتاج تصنيع MEMS إلى العديد من التقنيات التي تُستخدم لبناء دوائر أشباه الموصلات الأخرى مثل عملية الأكسدة ، وعملية الانتشار ، وعملية غرس الأيونات ، وعملية ترسيب البخار الكيميائي بالضغط المنخفض ، والرش ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم هذه المستشعرات عملية معينة مثل الميكروآلة.
مبدأ عمل مستشعر MEMS
عندما يتم تطبيق الإمالة على مستشعر MEMS ، فإن الكتلة المتوازنة تحدث فرقًا في الجهد الكهربائي. يمكن قياس ذلك كتغير في السعة. ثم يمكن تغيير هذه الإشارة لإنشاء إشارة خرج ثابتة في رقمي ، 4-20mA أو VDC.
تعد هذه المستشعرات حلولًا جيدة لبعض التطبيقات التي لا تتطلب أقصى درجات الدقة مثل الأتمتة الصناعية والتحكم في الموضع وقياس التدحرج والميل وتسوية المنصة.
أنواع النظم الكهروميكانيكية الصغرى
الأنواع الشائعة من مستشعرات MEMS التي يمكن الحصول عليها في السوق هي
- مقاييس التسارع MEMS
- جيروسكوبات MEMS
- مجسات ضغط MEMS
- مجسات المجال المغناطيسي MEMS
مزايا MEMS
تشمل مزايا مستشعر MEMS ما يلي.
- تصنيع MEMS هو تصنيع IC لأشباه الموصلات مثل الاختراع الشامل منخفض التكلفة ، والاتساق ضروري أيضًا لأجهزة MEMS.
- سيكون حجم المكونات الفرعية للمستشعر في نطاق من 1 إلى 100 ميكرومتر ، كما سيحدد حجم جهاز MEMS 20 ميكرو مترًا إلى نطاق ملليمتر.
- استهلاك الطاقة منخفض للغاية.
- بسيطة لتدمج في الأنظمة أو التغيير
- الثابت الحراري صغير
- يمكن أن تتعارض بشدة مع الصدمات والإشعاع والاهتزاز.
- تسامح أفضل للتطور الحراري
- تماثل
تطبيقات MEMS
تستخدم مستشعرات MEMS في مجالات مختلفة تشمل السيارات ، الاستهلاكية ، الصناعية ، العسكرية ، التكنولوجيا الحيوية ، استكشاف الفضاء ، والأغراض التجارية التي تشمل طابعات نفث الحبر ، ومقاييس التسارع داخل السيارات الحديثة ، والإلكترونيات الاستهلاكية ، وأجهزة الكمبيوتر الشخصية ، إلخ.
تشمل أفضل الأمثلة على أجهزة MEMS بشكل أساسي البصريات التكيفية والوصلات المتقاطعة البصرية والوسادة الهوائية التسارع ، صفائف مرآة لأجهزة التلفزيون والشاشات ، والمرايا الدقيقة القابلة للتوجيه ، وأجهزة RF MEMS ، والأجهزة الطبية غير القابلة لإعادة الاستخدام ، إلخ.
وبالتالي ، هذا كل شيء عن مستشعر MEMS . العيب الرئيسي لهذه المستشعرات هو ، على الرغم من أن تكلفة صنع كل جزء منخفضة للغاية. ولكن هناك استثمار ضخم مرتبط أثناء تصميم المنتج القائم على النظم الكهروميكانيكية الصغرى وتصنيعه والنجاح فيه. وبالتالي ، من غير المرجح أن يقوم المصممون بتوسيع المكونات لتطبيقات الحجم المنخفض. إليك سؤال لك ، ما هي فئات أجهزة MEMS؟
