Porównanie czujników typu MEMS i PIEZO

[holcu]

Podstawowy podział czujników opiera się na rodzaju mierzonego sygnału.  Rozróżnia się m.in. czujniki termiczne, optyczne lub akustyczne. Zadaniem każdego z nich jest przetworzenie sygnału fizycznego na elektryczny. Dzięki temu możliwe jest jego dalsze przetwarzanie polegające przykładowo na wzmocnieniu lub konwersji do postaci cyfrowej. Sposób, w jaki odbywa się pomiar drgań czujnikami MEMS i piezoelektrycznymi jest podobny, natomiast różni je użycie elementu sensorycznego, a co za tym idzie technologii wykonania.

Czujniki piezoelektryczne

Czujnik (przetwornik) piezoelektryczny przetwarza oddziałujące na niego siły, na napięcie elektryczne  poprzez zjawisko piezoelektryczne. Najważniejszym elementem tego czujnika jest materiał piezoelektryczny, czyli kryształ, na którego powierzchni powstaje ładunek elektryczny pod wpływem działania siły bezwładności. Funkcję piezoelektryka w czujnikach najczęściej pełnią wspomniane kryształy, które zazwyczaj są spiekami ceramiki. Owe kryształy podparte są na obudowie, która powinna być szczelna i wytrzymała – najtrwalsze modele wykonuje się z tytanu. Zasada działania czujników piezoelektrycznych jest prosta, w związku z czym należą one do urządzeń stosunkowo niedrogich, a jednocześnie bardzo precyzyjnych. W praktyce czujniki piezoelektryczne wykorzystywane są np. w układach z szybko zmiennymi parametrami siły i ciśnienia, czy w pomiarze drgań.

Czujniki typu MEMS

"Czujniki typu MEMS to wszystkie czujniki wyprodukowane w technologii mikroukładu elektromechanicznego. Urządzenia MEMS w jednej obudowie łączą element sensoryczny i elektronikę odczytu, tworząc zintegrowany czujnik pomiarowy. Istotną zaletą czujników MEMS, oprócz niewielkich wymiarów układu elektromechanicznego, jest ich łatwa obsługa. Natomiast do wykonania prawidłowych pomiarów zwykle niezbędna jest osoba z doświadczeniem" – opowiada ekspert z firmy EC Test Systems.

MEMS to zintegrowany układ elektromechaniczny, w którym co najmniej jeden wymiar szczególny znajduje się w skali mikro. Elementy mikromechaniczne, które wykonywane są w procesie objętościowej i powierzchniowej mikroobróbki, odpowiadają za pomiary mechanicznych, elektromagnetycznych, termicznych lub innych – w zależności od przeznaczenia czujnika. Elektronika czujników MEMS wytwarzana jest w technologii zintegrowanego obwodu elektrycznego IC, który służy do przetwarzania danych i przekazuje je poza układ, np. do komputera lub na wyświetlacz urządzenia pomiarowego. 

Czujniki MEMS wykorzystywane są na szeroką skalę w różnych branżach. Akcelerometry wykonane w technologii MEMS (czujniki przyspieszenia) montuje się np. w samochodowych systemach bezpieczeństwa i układach stabilizacji obrazu w aparatach cyfrowych; sensory wibracji w technologii MEMS stanowią istotny element systemów pomiarowych na potrzeby przemysłu produkcyjnego, energetycznego oraz budowlanego.