A cosa servono i sensori MEMS

La tecnologia MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) permette di sfruttare contemporaneamente le proprietà elettriche e meccaniche del silicio unite alle comuni tecniche di fabbricazione microelettronica per realizzare componenti elettronici che vengono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni informatiche, di elettronica di consumo, industriali e per l’automobile.

Ad esempio, la capacità di misurare o individuare il movimento (vibrazione, inclinazione, accelerazione, etc…) dei sensori MEMS cosiddetti inerziali (motion MEMS) viene sfruttata per risparmiare energia, realizzare prodotti più facili da usare e interagire con giochi elettronici, smartphone, tablet e altri dispositivi portatili con modalità più naturali ed efficaci.

Infatti, sfruttando le eccellenti proprietà fisiche strutturali del silicio (più robusto, con caratteristiche termiche migliori e un peso specifico pari ad un terzo di quello dell’acciaio) è possibile realizzare microsensori per la rilevazione di grandezze fisiche: pressione, vibrazioni, accelerazione lineare, accelerazione angolare e così via.

Il silicio, inoltre, permette di realizzare le funzioni che trasformano le grandezze meccaniche misurate in segnali analogici e digitali facilmente interpretabili da un sistema elettronico complesso. Tutto ciò in un dispositivo alloggiato in un contenitore minuscolo, che si trasforma in una micromacchina intelligente e completa.

Collare airbag per bici che utilizza un accelerometro MEMS per rilevare la cadute

Nel settore dell’elettronica di consumo, questi sensori possono aggiungere un’interfaccia uomo-macchina intuitiva ai telecomandi dei videogiochi e agli apparati portatili come smartphone e tablet, consentendo ai movimenti del polso, del braccio e della mano dell’utilizzatore di trasformarsi in interazioni con le applicazioni, per navigare in spazi aperti o chiusi, o far muovere i personaggi in un gioco elettronico.

Gli accelerometri MEMS sono anche essenziali per i giochi di realtà virtuale o nei dispositivi a supporto delle attività sportive per identificare i movimenti di varie parti del corpo.

I sensori MEMS sono utilizzati sempre più spesso nelle macchine fotografiche digitali o nelle fotocamere integrate nei telefoni cellulari per compensare e stabilizzare i movimenti non voluti mentre si scattano le foto.

Nel mercato emergente dei robot giocattolo e dei robot di servizio, accelerometri e giroscopi avvertono i movimenti del robot in modo che il robot abbia consapevolezza della sua posizione nello spazio.

Nel segmento informatico, i sensori MEMS aiutano a proteggere l’integrità dei dati nei laptop e negli altri apparati portatili. In caso di caduta libera o altro movimento anormale, un sensore MEMS dà prontamente al sistema l’ordine di fermare le operazioni di lettura e scrittura, e di spostare la testa magnetica che legge l’hard disk in posizione di sicurezza.

Nel campo automobilistico, i sensori MEMS hanno da molti anni numerosi utilizzi, fra cui i sensori degli airbag, gli allarmi antifurto e i sistemi di navigazione. In quest’ultimo caso, sono usati nei sistemi di navigazione assistita in cui il monitoraggio del movimento e della distanza percorsa è utilizzato per mantenere letture corrette di posizionamento nel caso di assenza temporanea del segnale GPS.

Navigazione di precisione all'interno di edifici tramite sensori MEMS per ovviare all'assenza di copertura GPS

Sono sempre i sensori MEMS che guidano gli utilizzatori delle applicazioni di navigazione all’interno degli edifici o dei centri commerciali dove il segnale GPS non può arrivare; oggi sono in grado di rilevare con precisione non solo la posizione esatta nelle due dimensioni, ma anche il piano a cui ci si trova in un edificio.

Nel settore industriale, gli accelerometri MEMS sono utilizzati per individuare le vibrazioni negli elettrodomestici, come lavatrici, lavastoviglie e altri nuovi elettrodomestici, in modo da avvisare gli utenti di carichi sbilanciati e individuare l’usura eccessiva di parti meccaniche prima che si verifichi un malfunzionamento.

I sistemi di sicurezza rappresentano un’altra importante area di applicazione: allarmi antifurto basati su accelerometri MEMS possono individuare il movimento in ogni direzione desiderata, proteggendo auto, valigette, laptop e altro hardware mobile da una rimozione non autorizzata e individuando il movimento di porte e finestre.

Sono state anche realizzate tutta una serie di applicazioni per il benessere e la persona, con sensori MEMS posti nella suola della scarpa oppure indossabili che possono comunicare con un cellulare o un lettore multimediale per accompagnare chi corre per sport a tenere traccia dello sforzo e del percorso compiuto.