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MEMS 电子罗盘

 
 
 
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LGA package dimensions 
Status 
 
3 x 3 x 0.95 mm³  
量产 
随着电子罗盘BMC050的到来,博世传感器即将开始全新的高精度的MEMS传感器,用于移动电话,导航系统以及其他移动设备的应用。

在3 x 3 x 0.95 mm³LGA的封装中,集成了两颗独立的传感器。3轴的磁力计用于地磁场的探测,,3轴的加速度计用于倾斜补偿。其中磁力计采用了Bosch专利的FlipCore测量技术。
 
 
 
不用应用领域的MEMS加速度传感器

三轴加速度传感器系列是专门针对移动电话、消费电子产品以及卫生、物流和安全系统领域内减少耗电、提升功能的要求应运而生。所有三轴加速计都采用微小超薄的QFN或LGA封装技术封装。传感器具有的中断功能则是对于移动设备应用如电池的节电模式或自由落体感应而特别开发。 
 
 表面微加工传感器元件和ASIC均以标准QFN或LGA技术封装。

  •  加速度检测范围从±1g到±16g
  •  可提供1轴、2轴和3轴传感器
  •  超低能耗
  •  传感器和ASIC完全自主检测功能
  •  温度范围在-40..+ 85°C(或更高)
  •  外部组件更少

博世自1990年就已经开始生产加速度传感器,在汽车领域的应用包括安全气囊防护系统、电子稳定程序ESP、防抱死系统ABS,以及针对报警系统、坡道辅助系统和主动悬挂系统中的倾角测量等。

此类系统最早采用压电陶瓷或霍尔设备作为其感应元件。随着新增功能和可靠性的低成本技术的应用,1997年开始实现了新一代产品的量产。此后,一共生产了超过1.3亿个微机电加速计。这些感应元件均采用了博世自主研发的表面微加工技术,该工艺采用厚多晶硅层实现移动式结构,质量块和电极均由晶圆水平上的体硅微机帽所覆盖。且在标准SMD封装水平上对传感器和特别设计的ASICs进行了组装。所有上述传感器的感应均采用电容检测原理。

关于汽车应用的更多内容
 
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LGA package dimensions 
Status 
3 mm x 3 mm x 0.9 mm 
不用于新设计 
3 mm x 3 mm x 0.9 mm 
不用于新设计 
BOSH的模拟三轴加速度传感器能够提供+- 4g加速度范围的三向输出信号。除了x、y和z向输出信号外,客户还可以选择自由定义一个补充输出引线多路轴向。
由于具备了仅有200µA的超低能耗和唤醒功能,该传感器是测量倾角、运动、冲击和振动等应用的最佳选择,例如高级游戏控制台和各种移动设备等。
 
 
 
LGA package dimensions 
Status 
3 mm x 3 mm x 0.9 mm 
量产 
 
3 mm x 3 mm x 0.9mm 
量产 
2 mm x 2 mm x 0.98 mm  
量产 
2 mm x 2 mm x 0.95 mm 
量产 
2 mm x 2 mm x 0.95 mm 
量产 
BOSH推出的数码加速度传感器标志着该领域新一代产品的诞生。
通过对参数和控制的设置,完全可以根据用户特定应用调整传感器的功能和性能。 创新BMA220尺寸仅为2 mm x 2 mmx 0.98 mm,且功耗极低。
因其卓越的通用性,可以同时实现多项功能,并且具有高级动力管理系统,尤其适合移动设备的应用。
 

MEMS压力传感器

 
 
 
Documentation 
LCC / LGA package  
Measurements 
 
 
5 mm x 5 mm x 1.2 mm 
 
 
3.6 mm x 3.8 mm x 0.93 mm 
压力传感器的各种应用

自1995年开始,博世已经生产了1亿多个微机压力传感器,并在该领域获得质量最上乘的美誉。

单片集成体硅压力传感器是一种智能化高精度的测量设备,它配备了求值电路并经过完全校准和检测,适用各种元件柜。

该感应器的压力测量范围为± 2.5kPa(相对值) 到3.3MPa(绝对值)。凭借其经久耐用及0.25%以下的高精度是各个应用领域中最理想的选择,包括:

  • GPS 精确导航
  • 室内室外导航
  • 休闲、体育和医疗健康等监测
  • 天气预报
  • 垂直速度指示(上升/下降速度)
  • 风扇功率控制

MEMS角速度传感器

 
博世是汽车应用领域如ESP系统中机械陀螺仪传感器的著名生产企业。
在消费电子领域中,角速度传感器也可以应用到如下方面:
  • 导航
  • 图象稳定
  • 游戏设备

这种感应元件采用的是微加工技术制造,通过机械陀螺仪的相关原理可以使用电容探测感应到芯片平面上的任何一个角速度变化。为了实现测量功能,感应物质被压上一个面内旋转振荡,因为感应物质的对称分布和支点上唯一一个中央悬挂,传感器对于移动加速度的感应程度很低。

 

 

创新改变生活

BOSH生产的MEMS传感器可以应用到消费产品的各个方面,实现各种最新功能、或增强功能。通过监测加速度和压力,它们能够实现电池驱动的设备在操作中更简单更直观。我们让您的产品更强大。
 

物流
为宝贵财产保驾护航
Bosch G sensor介绍
 
 

Bosch G-sensor 三轴重力加速度传感器

目前,随着iPod、iPhone、Sony PS3,以及Wii等游戏和娱乐类系列消费类产品的成功和热销,业界普遍预测微机电系统(MEMS,Micro Electro-Mechanical System)类产品将成为半导体行业的下一个高速增长点。MEMS带来的的操作、功耗,和尺寸上的革命性变革是其成功进入消费类电子市场的关键。其使更具创新性的电子产品设计成为可能,而且能给用户带来全新的使用体验。
  以上提到的产品中都应用了加速度传感器作为动作操控和UI操作的接收装置。在Wii和PS3中,加速度传感器可以灵敏地感测游戏者的动作,并将其转换为游戏中的虚拟人物、物品或交通工具的动作和状态等并显示在画面中。iPod和iPhone中的加速度传感器则可以根据用户的动作而相应地对菜单进行操作,例如调整页宽和改变内容显示方向等。
  目前3轴加速度传感器的单位售价已降至1.0美元以下,相信在更大的需求量条件下,更低的成本在以价格为主导的消费电子市场必将成为优势之一。
什么是加速度传感器?
加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力,就好比地球引力,也就是重力。加速力可以是个常量,比如g,也可以是变量。

 

图1:Bosch 加速度传感器 BMA020
加速度传感器一般用在哪里?
通过测量由于重力引起的加速度,你可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。通过分析动态加速度,你可以分析出设备移动的方式。但是刚开始的时候,你会发现光测量倾角和加速度好像不是很有用。但是,现在工程师们已经想出了很多方法获得更多的有用的信息。
加速度传感器可以帮助你的机器人了解它现在身处的环境。是在爬山?还是在走下坡,摔倒了没有?或者对于飞行类的机器人来说,对于控制姿态也是至关重要的。更要确保的是,你的机器人没有带着炸弹自己前往人群密集处。一个好的程序员能够使用加速度传感器来回答所有上述问题。加速度传感器甚至可以用来分析发动机的振动。
硬盘抗冲击防护
  由于海量数据对存储方面的需求,硬盘和光驱等元器件被广泛应用到笔记本电脑、手机、数码相机/摄相机、便携式DVD机、PMP等设备中。便携式设备由于其应用场合的原因,经常会意外跌落或受到碰撞,而造成对内部元器件的巨大冲击。

目前最新IBM Thinkpad手提电脑里就内置了加速度传感器,能够动态的监测出笔记本在使用中的振动,并根据这些振动数据,系统会智能的选择关闭硬盘还是让其继续运行,这样可以最大程度的保护由于振动,比如颠簸的工作环境,或者不小心摔了电脑做造成的硬盘损害,最大程度的保护里面的数据。另外一个用处就是目前用的数码相机和摄像机里,也有加速度传感器,用来检测拍摄时候的手部的振动,并根据这些振动,自动调节相机的聚焦。

 

图2:IBM Thinkpad 内置的 Active protection 系统界面
 
车身安全、控制及导航系统中的应用
加速度传感器在进入消费电子市场之前,实际上已被广泛应用于汽车电子领域,主要集中在车身操控、安全系统和导航,典型的应用如汽车安全气囊(Airbag)、ABS防抱死刹车系统、电子稳定程序(ESP)、电控悬挂系统等。
 
消费产品中的创新应用
3轴加速度传感器为传统消费及手持电子设备实现了革命性的创新空间。其可被安装在游戏机手柄上,作为用户动作采集器来感知其手臂前后、左右,和上下等的移动动作,并在游戏中转化为虚拟的场景动作如挥拳、挥球拍、跳跃、甩鱼竿等,把过去单纯的手指运动变成真正的肢体和身体的运动,实现比以往按键操作所不能实现的临场游戏感和参与感。
 

 

   图3:Bosch G-sensor 在手机上的运用案例
 内置的动态屏保效果:通过晃动,引起屏幕上蝴蝶的飞舞
 
   此外,3轴加速度传感器还可用于电子计步器,为电子罗盘(3D Compass)提供补偿功能,也可用于数码相机的防抖。以上提到的种种创新应用使其成为下一代产品设计中必不可少的元件。
 
在手机端的 各种应用汇总:

 

加速度传感器是如何工作的?
加速度传感器技术原理
  目前的加速度传感器有多种实现方式,主要可分为压电式、电容式及热感应式三种,这三种技术各有其优缺点。
以电容式3轴加速度计的技术原理为例(Bosch 即为此种类型的)。电容式加速度计能够感测不同方向的加速度或振动等运动状况。其主要为利用硅的机械性质设计出的可移动机构,机构中主要包括两组硅梳齿(Silicon Fingers),一组固定,另一组随即运动物体移动;前者相当于固定的电极,后者的功能则是可移动电极。当可移动的梳齿产生了位移,就会随之产生与位移成比例电容值的改变。

 

 

手持设备设计的关键之一是尺寸的小巧。目前Bosch采用先进LGA封装的加速度传感器的尺寸仅有3 X 3 X 0.9mm,十分适合便携式移动设备的应用。

 

在选购加速度传感器的时候,需要考虑什么?
  • 模拟输出 vs 数字输出:
这个是最先需要考虑的。这个取决于你系统中和加速度传感器之间的接口。一般模拟输出的电压和加速度是成比例的,比如2.5V对应0g的加速度,2.6V对应于0.5g的加速度。数字输出一般使用脉宽调制(PWM)信号。
如果你使用的微控制器只有数字输入,比如BASIC Stamp,那你就只能选择数字输出的加速度传感器了,但是问题是你必须占用额外的一个时钟单元用来处理PWM信号,同时对处理器也是一个不小的负担。
如果你使用的微控制器有模拟输入口,比如PIC/AVR/OOPIC,你可以非常简单的使用模拟接口的加速度传感器,所需要的就是在程序里加入一句类似"acceleration=read_adc()"的指令,而且处理此指令的速度只要几微秒。

 

  • 最大测量值:
如果你只要测量机器人相对于地面的倾角,那一个±1.5g加速度传感器就足够了。但是如果你需要测量机器人的动态性能,±2g也应该足够了。要是你的机器人会有比如突然启动或者停止的情况出现,那你需要一个±5g的传感器。
  • 灵敏度
一般来说,越灵敏越好。越灵敏的传感器对一定范围内的加速度变化更敏感,输出电压的变化也越大,这样就比较容易测量,从而获得更精确的测量值。
  • 带宽
这里的带宽实际上指的是刷新率。也就是说每秒钟,传感器会产生多少次读数。对于一般只要测量倾角的应用,50HZ的带宽应该足够了,但是对于需要进行动态性能,比如振动,你会需要一个具有上百HZ带宽的传感器。
  • 电阻/缓存机制
对于有些微控制器来说,要进行A/D转化,其连接的传感器阻值必须小于10kΩ。比如Analog Devices's analog 加速度传感器的阻值为32kΩ,在PIC和AVR控制板上无法正常工作,所以建议在购买传感器前,仔细阅读控制器手册,确保传感器能够正常工作。
 
Bosch 产品的简介与优势:

优势:封装最小,仅有3*3*0.9mm.                

功耗最低,只有200Ua
成熟的方案:Bosch+游戏/应用 (MTK平台上)
 
 
Bosch G-sensor  BMA020 三轴 重力加速度传感器:
1、G-sensor 本身所支持的简单应用和功能:
1)甩动手机更换手机背景壁纸(Shake to change the wall paper.)
2) 手机电视横竖屏切换

3) 视频播放横竖屏切换 (Video player rotation.)

4) 图片浏览横竖屏切换 (Shake picture in the image viewer.)

5) 甩动手机切换音乐播放器曲目(Shake to choose the pre/next song.)

6) 双敲手机暂停音乐播放 (Tap-sensing to stop and play the song.)

7) 手机闹钟翻转静音 (Up side down to soonze the alarm.)

8) 手机来电双敲静音
9)手机来电翻转静音 (Up side down to silent the in coming call.)
10) 手机短信双甩解锁阅读 (Shake unlock the phone)

11) 摇动手机选择菜单(Shake to scroll to choose application in the main maum)

12) 摇动手机选择FM调频(Shake to choose the FM frequence.)
 
2、 G-sensor与第三方软件配合后,所支持的功能:
1) Game ,游戏(包括运动类,射击类,休闲类)
2)Motion IDEL  动感屏保.(蝴蝶、雪人等)
3)  Screen Saver 屏幕保护(寒冰锁)