Technologie

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Découvrez les gyroscopes MEMS ultramodernes :

révolutionner la détection inertielle à haute performance

Les gyroscopes MEMS, et plus particulièrement les capteurs de vitesse angulaire MEMS, sont déterminants pour mesurer avec précision la vitesse de rotation (°/s) sans point de référence fixe. Les gyroscopes se distinguent ainsi des outils traditionnels de mesure de la rotation comme les tachymètres ou les potentiomètres.

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Gyroscopes

Historique de l'entreprise

Tous nos gyroscopes MEMS utilisent une technologie unique et brevetée d’anneau résonnant VSG pour détecter la vitesse de rotation grâce au phénomène de Coriolis. À la fin des années 1990, Silicon Sensing a mis au point le premier VSG MEMS.

Depuis lors, plus de 20 000 000 de gyroscopes MEMS ont été produits. C’est la preuve qu’ils sont fiables et que beaucoup d’entre eux fonctionnent encore parfaitement après deux décennies d’utilisation intensive.

La technologie VSG a connu trois générations : inductive, capacitive et PZT. Cette évolution nous permet d’offrir une gamme variée de gyroscopes MEMS VSG, allant des capteurs économiques de précision à l’échelle de la puce, comme PinPoint®, aux modules gyroscopiques MEMS de haute performance de qualité FOG, à l’instar des CRH02 et CRS39.

L'évolution de la technologie en matière de capteurs inertiels :

l'histoire des gyroscopes

Les gyroscopes ont vu le jour au début du 20e siècle sous la forme de gyroscopes mécaniques. Ces appareils utilisaient une masse en rotation, soutenue de manière à ce que sa position dans l’espace inertiel reste fixe, ce qui permettait de mesurer la rotation de sa structure de support. Ces types de gyroscopes mécaniques, comme les DTG (gyroscopes à suspension dynamique), sont toujours utilisés dans les applications modernes lorsqu’une grande précision est nécessaire.

Dans les années 1970, les gyroscopes optiques ont pris une place prépondérante sur le marché. Les RLG (gyroscopes à laser en anneau) et les FOG (gyroscopes à fibre optique) utilisent le déphasage de la lumière, réfléchie par une surface dans des directions opposées le long d’une trajectoire fixe, pour détecter la vitesse angulaire.

Au cours des deux dernières décennies, le paysage du marché des capteurs inertiels s’est transformé avec l’apparition de capteurs de vitesse non rotatifs « à l’état solide », communément appelés à tort gyroscopes. Silicon Sensing a été l’une des entreprises pionnières à l’origine de la commercialisation des gyroscopes à semi-conducteurs dans les années 1990, avec le lancement du VSG (gyroscope à structure vibrante).

L'innovation au service des gyroscopes MEMS VSG de Silicon Sensing :

libérer la précision

Tous nos gyroscopes MEMS VSG utilisent une approche révolutionnaire : un anneau vibrant ou résonnant, fabriqué à l’aide d’un procédé DRIE (gravure ionique réactive profonde) de silicone en vrac. L’anneau annulaire est soutenu de manière complexe dans l’espace libre par huit paires de rayons symétriques. Cette fabrication, associée à notre conception unique et brevetée de l’anneau, garantit des propriétés géométriques à tolérance étroite, permettant un équilibre précis et une stabilité thermique.

Contrairement à d’autres gyroscopes MEMS VSG, notre conception élimine les petits espaces qui créent des problèmes d’interférence et de frottement. Cela nous permet de créer des produits de haute qualité avec une stabilité inégalée du biais et du facteur d’échelle, indépendamment de la température, des vibrations ou de l’exposition aux chocs. En outre, notre conception brevetée se targue d’une immunité inhérente à l’erreur de taux induite par l’accélération, communément appelée « sensibilité G ».

À l’intérieur de nos gyroscopes MEMS VSG :

Technologie pionnière

Au cœur de nos gyroscopes MEMS VSG se trouve une intégration d’actionneurs et de transducteurs qui sont stratégiquement fixés sur la surface supérieure du périmètre de l’anneau en silicone. Ces composants sont reliés électriquement aux plots de liaison sur le silicone par l’intermédiaire de pistes intégrées aux rayons. Ces actionneurs ont une double fonction : soit ils actionnent ou « entraînent » l’anneau dans son mode de vibration Cos2θ (comme lorsqu’on frotte un doigt mouillé sur un verre de vin, ce qui le fait vibrer et « sonner »), soit ils détectent le mouvement radial du périmètre de l’anneau. Ce mouvement radial peut être induit par l’actionneur principal ou par l’effet de la force de Coriolis, en particulier lorsque le gyroscope est en rotation autour de son axe de détection – positionné au centre de l’anneau.

La fusion d’une technologie de pointe et de transducteurs secondaires améliore le rapport signal/bruit du VSG. Quel en est le résultat ? Un appareil à très faible bruit avec une instabilité de biais et des performances de marche aléatoire angulaire (ARW) inégalées.

Découvrez les accéléromètres mems de dernière génération :

redéfinir les capteurs inertiels ultra-performants

Les accéléromètres MEMS sont utilisés pour mesurer les mouvements linéaires, les chocs ou les vibrations en l’absence de point de référence fixe.

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La précision des accéléromètres MEMS :

décoder le mouvement linéaire

À chaque fois qu’une mesure précise du mouvement linéaire est essentielle, les accéléromètres MEMS jouent alors un rôle central, en particulier dans les applications sans point de référence fixe. Ces appareils mesurent l’accélération linéaire de l’objet sur lequel ils sont montés. L’accélération est généralement mesurée en m/s², mais les accéléromètres utilisent le « g » comme unité de gravité, où 1 g équivaut à 9,81 m/s².

Le principe sous-jacent de tous les accéléromètres implique une masse sur un ressort. Lorsque l’objet attaché accélère, la masse tente de rester immobile en raison de son inertie, ce qui provoque l’étirement ou la compression du ressort. Cette action génère une force, en corrélation avec l’accélération appliquée, qui est ensuite détectée par l’accéléromètre.

Découvrez la technologie qui sous-tend les accéléromètres de Silicon Sensing :

Navigating Precision

Nos accéléromètres détectent avec précision les accélérations linéaires, grâce à une paire de détecteurs MEMS en silicone dotés de masses d’épreuve à ressort. Chaque masse sert de plaque mobile à l’intérieur d’une capacité variable, formée par un réseau de « doigts » entrelacés de manière complexe. Cette conception est utilisée dans l’accéléromètre MEMS à deux axes Gemini® et dans le capteur combiné CMS MEMS.

Lorsqu’une accélération linéaire est appliquée le long de l’axe sensible du capteur, la masse d’épreuve résiste au mouvement, en raison de sa propre inertie. Ainsi, la masse et ses doigts subissent un déplacement par rapport aux doigts de l’électrode fixe, le gaz entre les doigts fournissant un effet d’amortissement. Ce déplacement induit une capacité différentielle entre les doigts en silicone mobiles et fixes, une mesure proportionnelle à l’accélération appliquée.

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