Technologie

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Entdecken Sie modernste MEMS-Gyroskope:

Die Revolutionierung der Hochleistungs-Intertialsensorik

MEMS-Gyroskope, insbesondere MEMS-Drehgeschwindigkeitssensoren, sind für die präzise Messung der Drehgeschwindigkeit (°/s) ohne festen Bezugspunkt entscheidend. Dadurch unterscheiden sich Gyroskope von herkömmlichen Rotationsmessgeräten wie Tachometern oder Potentiometern.

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Gyroskope

Unsere Unternehmensgeschichte

Alle unsere MEMS-Gyroskope verwenden eine einzigartige, patentierte VSG-Resonanzringtechnologie zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit auf der Grundlage des Coriolis-Phänomens. In den späten 1990er-Jahren leistete Silicon Sensing Pionierarbeit mit dem ersten MEMS-VSG.

Seitdem wurden mehr als 20 Millionen MEMS-Gyroskope ausgeliefert, von denen viele auch nach zwei Jahrzehnten Dauerbetrieb noch zuverlässig und einwandfrei funktionieren.

Die VSG-Technologie hat drei Generationen hervorgebracht – induktiv, kapazitiv und PZT. Dank dieser Entwicklung können wir eine breite Palette von MEMS-VSG-Gyroskopen anbieten – von kostengünstigen Präzisionssensoren im Chipmaßstab wie PinPoint® bis hin zu leistungsstarken MEMS-Gyroskop-Modulen in FOG-Qualität, wie das CRH02 und das CRS39.

Die Evolution der Inertialsensortechnologie:

Die Geschichte des Gyroskops

Gyroskope, auch Kreiselinstrumente genannt, kamen erstmals Anfang des 20. Jahrhunderts in Form von mechanischen Gyroskopen auf. Diese Geräte nutzten eine sich drehende Masse, die so gelagert war, dass ihre Position im Inertialraum fixiert blieb. Dadurch konnte die Drehung ihrer Trägerstruktur gemessen werden. Diese Arten mechanischer Gyroskope, wie z. B. DTGs (Dynamically Tuned Gyros), werden auch heute noch in modernen Anwendungen eingesetzt, wenn es um hohe Präzision geht.

In den 1970er-Jahren rückten die optischen Gyroskope in den Mittelpunkt des Interesses in der Branche. RLGs (Ring Laser Gyros) und FOGs (Fibre Optic Gyros) nutzen die Phasenverschiebung von Licht, das von einer Oberfläche in entgegengesetzten Richtungen entlang eines festen Pfades reflektiert wird, um die Winkelgeschwindigkeit zu ermitteln.

In den letzten beiden Jahrzehnten hat sich der Inertialsensorenmarkt mit dem Aufkommen der nicht rotierenden Festkörpersensoren, die häufig fälschlicherweise als Gyroskope bezeichnet werden, grundlegend verändert. Silicon Sensing war eines der ersten Unternehmen, die in den 1990er-Jahren mit der Einführung des VSG (Vibrating Structure Gyro) zur Kommerzialisierung von Festkörperkreiseln beitrugen.

Die Innovation hinter den MEMS-VSG-Gyroskopen von Silicon Sensing:

Präzision auf hohem

Niveau Alle unsere MEMS-VSG-Gyroskope stützen sich auf einen bahnbrechenden Ansatz: einen vibrierenden oder mitschwingenden Ring, der mit einem DRIE-Verfahren (Deep Reactive Ion Etch) aus Silizium hergestellt wird. Der kreisförmige Ring wird auf komplexe Weise im freien Raum von acht symmetrischen Speichenpaaren getragen. Diese Konstruktion in Verbindung mit unserem einzigartigen, patentierten Ringdesign, gewährleistet eine exakte Toleranz der geometrischen Eigenschaften und ermöglicht eine präzise Balance und thermische Stabilität.

Im Gegensatz zu anderen MEMS-VSG-Gyroskopen vermeidet unser Design die kleinen Lücken, die Probleme mit Interferenzen und Reibung verursachen. Dadurch können wir qualitativ hochwertige Produkte mit einer beispiellosen Vorspannungs- und Skalenfaktorstabilität herstellen, unabhängig von Temperatur, Vibration oder Stoßeinwirkung. Darüber hinaus ist unser patentiertes Design von Natur aus resistent gegenüber beschleunigungsbedingten Messfehlern, auch als „G-Sensitivität“ bekannt.

In unseren MEMS VSG Gyros:

Wegweisende Technologie

Das Herzstück unserer MEMS-VSG-Gyroskope ist eine Integration von Aktuatoren und Wandlern, die strategisch an der Oberseite des Siliziumrings angebracht sind. Diese Komponenten sind über in die Speichen eingebettete Leiterbahnen elektrisch mit Anschlussflächen auf dem Silizium verbunden. Diese Aktuatoren erfüllen einen doppelten Zweck: Sie versetzen den Ring entweder in seinen Cos2θ-Vibrationsmodus (wie das Reiben eines nassen Fingers an einem Weinglas, wodurch es vibriert und „klingt“), oder sie erfassen die radiale Bewegung des Ringumfangs. Diese radiale Bewegung kann entweder durch den primären Antrieb oder durch die Coriolis-Kraft ausgelöst werden, insbesondere, dann, wenn sich das Gyroskop um seine Messachse dreht, die in der Mitte des Rings liegt.

Die Kombination aus modernster Wandlertechnologie und sekundären Abnahmewandlern verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis des VSG. Das Ergebnis? Ein extrem rauscharmes Gerät mit unvergleichlicher Leistung im Bereich der Vorspannungsinstabilität und Winkelzufallsbewegung (Angular Random Walk; ARW).

Erfahren Sie mehr über hochmoderne MEMS-Beschleunigungsmesser:

Die Neudefinition von Hochleistungs-Inertialsensoren

MEMS-Beschleunigungsmesser werden zur Messung von linearen Bewegungen, Stößen oder Vibrationen eingesetzt, wenn es keinen festen Bezugspunkt gibt.

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Die Präzision von MEMS-Beschleunigungsmessern:

Entschlüsselung der linearen Bewegung

MEMS-Beschleunigungssensoren spielen eine zentrale Rolle, wenn es um die präzise Messung linearer Bewegungen geht, insbesondere bei Anwendungen ohne festen Bezugspunkt. Diese Vorrichtungen messen die lineare Beschleunigung des Objekts, an dem sie angebracht sind. Die Beschleunigung wird in der Regel in m/s² gemessen. Bei Beschleunigungsmessern wird jedoch die Einheit „g“ verwendet, die für die Schwerkraft steht, wobei 1 g gleich 9,81 m/s² ist.

Das allen Beschleunigungsmessern zugrunde liegende Prinzip beruht auf einer Masse, die an einer Feder befestigt ist. Wenn das an der Feder befestigte Objekt beschleunigt wird, versucht die Masse aufgrund ihrer Trägheit, an Ort und Stelle zu bleiben, wodurch die Feder gedehnt oder gestaucht wird. Dieser Vorgang erzeugt eine Kraft, die mit der ausgeübten Beschleunigung korreliert und vom Beschleunigungsmesser erfasst wird.

Die Technologie hinter den Beschleunigungsmessern von Silicon Sensing:

Präzision auf höchstem Niveau

Unsere Beschleunigungsmesser erreichen eine präzise Erfassung der linearen Beschleunigung mithilfe von zwei Silizium-MEMS-Detektoren, die mit gefederten Prüfmassen ausgestattet sind. Jede dieser Massen dient als bewegliche Platte innerhalb einer variablen Kapazität. Die Beschleunigungsmesser bestehen aus Kammelektroden mit ineinandergreifenden Fingerstrukturen. Dieses Design bildet die Grundlage für den Gemini® MEMS-Beschleunigungsmesser mit zwei Achsen und den MEMS-CMS-Kombi-Sensor.

Wenn eine lineare Beschleunigung entlang der empfindlichen Achse des Sensors aufgebracht wird, widersteht die Prüfmasse aufgrund ihrer eigenen Trägheit der Bewegung. Infolgedessen verschieben sich die Masse und ihre Finger relativ zu den festen Elektrodenfingern, wobei Gas zwischen den Fingern für eine Dämpfung sorgt. Diese Verschiebung führt zu einem Kapazitätsunterschied zwischen den beweglichen und den festen Siliziumfingern, der proportional zur ausgeübten Beschleunigung ist.

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