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MEMS-Sensoren

Eine Schlüsseltechnik für die bewegte Welt

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Robert Bosch GmbH
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SPEA GmbH Systeme f. professionelle Elektronik und Automation
IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG
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Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS 7/2015 erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar. Oder: Bestellen sie das Probeabo mit drei kostenlosen Ausgaben!

Spielekonsole, Auto und Smartphone brauchen MEMS-Sensoren

MEMS-Sensoren als Bausteine der vernetzten Welt: Dieses Bild eines Rasterelektronen-Mikroskops (REM) zeigt die feinen geätzten Silizium-Strukturen eines Beschleunigungssensors von Bosch. Zum Größenvergleich liegt ein menschliches Haar auf der Struktur. Die Silizium-Strukturen in der Mitte des Chips messen die Beschleunigung oder Neigung in allen drei Raumrichtungen. Die einzelnen „Balken“ sind rund 2 µm breit und 20 µm hoch. Wenn ein solcher Sensor in einem Handy bewegt wird, beträgt die Auslenkung der „Balken“ abhängig von der Beschleunigung einige 10 nm. Das Haar ist im Vergleich rund 90 µm dick. Die Aufnahme wurde nachträglich am Computer eingefärbt.(Bild: Bosch)
MEMS-Sensoren als Bausteine der vernetzten Welt: Dieses Bild eines Rasterelektronen-Mikroskops (REM) zeigt die feinen geätzten Silizium-Strukturen eines Beschleunigungssensors von Bosch. Zum Größenvergleich liegt ein menschliches Haar auf der Struktur. Die Silizium-Strukturen in der Mitte des Chips messen die Beschleunigung oder Neigung in allen drei Raumrichtungen. Die einzelnen „Balken“ sind rund 2 µm breit und 20 µm hoch. Wenn ein solcher Sensor in einem Handy bewegt wird, beträgt die Auslenkung der „Balken“ abhängig von der Beschleunigung einige 10 nm. Das Haar ist im Vergleich rund 90 µm dick. Die Aufnahme wurde nachträglich am Computer eingefärbt.
(Bild: Bosch)

Zum Beispiel sorgen die IMU, sogenannte Inertial Measurement Units wie der BMI160, im Remote Controller von Spielekonsolen für den Spielspaß. Sie übertragen mit hoher Präzision und in Echtzeit die Bewegungen des Spielers. In Smartphones veranlassen Beschleunigungssensoren, dass sich die Anzeige auf dem Bildschirm beim Drehen des Handys anpasst.

Anfang 2015 hat Bosch Sensortec mit den BME680 eine weitere Weltneuheit vorgestellt. Der Umweltsensor misst in einem Gehäuse Luftdruck, Feuchtigkeit, Umgebungstemperatur sowie erstmals die Luftqualität.

Die nächste große technologische Revolution hat bereits begonnen. In einer zunehmend vernetzen Welt lernen Dinge zu kommunizieren. MEMS-Sensoren sind hierfür eine wichtige Schlüsseltechnologie.

Die 2013 gegründete Bosch Connected Devices and Solutions GmbH entwickelt und vermarktet vernetzte, sensorbasierte Geräte und maßgeschneiderte Lösungen für das Internet der Dinge.

Intelligent programmiert und ausgestattet mit Mikrocontroller, Miniaturbatterie und winzigem Funkchip, können MEMS-Sensoren Messdaten verarbeiten und via Internet zum Beispiel auf das Smartphone des Nutzers schicken.

Insbesondere für Smartphones, Tablets und Co. ist es wichtig, dass die Sensoren so klein wie möglich sind. Denn die Geräte sollen immer mehr können – es bleibt aber kaum Platz für die Technik.

In der Unterhaltungselektronik sind MEMS-Sensoren weniger als 1 mm hoch. Manche Bestandteile im Sensorinneren messen gerade mal 4 µm – 17 Mal weniger als ein menschliches Haar im Durchmesser. Ein Beschleunigungssensor für die Alarmanlage im Kraftfahrzeug muss jederzeit funktionsbereit sein und gleichzeitig die Autobatterie möglichst wenig belasten.

Genauso wichtig ist der geringe Energieverbrauch in der Unterhaltungselektronik, damit der Akku des Smartphones so lange wie möglich durchhält.

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