Nieuw soort bewegingssensor veel efficiënter
Wetenschappers van het MIT hebben een dynamische, bewegingsgevoelige sensor ontwikkeld die veel efficiënter is en de kostprijs van de huidige mechanische sensoren kan drukken.
Neil Gershenfeld, hoofd van het Centrum voor Bits en Atomen (CBA) van het Massachusetts Institute of Technology, is ervan overtuigd dat dankzij de nieuwe technologie goedkopere en gevoeligere sensoren voor allerlei toepassingen ontwikkeld kunnen worden.
Chipfabrieken
De huidige generatie bewegingsgevoelige sensoren wordt geproduceerd in hoogtechnologische fabrieken die ook computerchips bakken. Dat is nodig omdat ze gebruikmaken van uiterst kleine bewegende onderdelen. Je vindt ze onder meer in telefoontoestellen en airbags.
Met deze ontwikkeling kunnen ook nieuwe toepassingen ontstaan, denkt Gershenfeld. Zo zou in theorie het meten van geluid, magnetische velden of de richting waarin vloeistof stroomt mogelijk moeten zijn. Ook het meten van druk in gebouwen of machines kan hierdoor beter en goedkoper.
Metalen knikker
De wetenschappers van het CBA plaatsten een minuscuul metalen balletje in een holte in een printplaat. Een fluctuerend elektrisch veld doet het balletje in een vaste omloopsbaan ronddraaien. Als de printplaat wordt bewogen, beïnvloedt dat zijn baan. Op die manier wordt beweging waargenomen.
De sensor registreert niet alleen lineaire beweging in drie dimensies – waarvoor momenteel drie accelerometers gebruikt worden – maar kan ook zijn oriëntatie ten opzichte van het aardoppervlak detecteren. Doorgaans zijn hier drie gyroscopen voor nodig.
Wii
In theorie kan de nieuwe microdynamische sensor dus het werk van zes verschillende micromechanische sensoren uitvoeren. “Dat zou een grote doorbraak zijn”, denkt Michael Judy van Analog Devices, het bedrijf dat de accelerometers voor de Wii heeft ontwikkeld.
Toch is het zover nog niet. Het elektrische veld in het prototype had een spanning nodig van ongeveer 1.000 volt of een kilovolt. Een dergelijk voltage is mogelijk in een draagbaar toestel, maar kan wel voor energieproblemen zorgen. “Hoe hoger het voltage, hoe meer energie er nodig is om het te bereiken”, aldus Judy.
Optische sensor
Een ander werkpunt is de manier waarop de baan van het balletje wordt gemeten. Voor het prototype maakten de wetenschappers van het MIT gebruik van een optische sensor.
“Een dergelijke sensor in een voor massaproductie geschikt formaat gieten is een technische uitdaging in de orde van de lens van een cd-speler”, vindt Gershenfeld.
Daarom onderzoekt het team ondertussen de mogelijkheid om de omloopbaan elektrisch te detecteren, met een draad die aan het balletje bevestigd is.
Vliegende auto’s
Hoewel de bewegingsdetectie hierdoor een dimensie minder groot is, kan de sensor goedkoper geproduceerd worden. Dit ontwerp is evenwel bruikbaar in auto’s of andere voertuigen waarvan niet verwacht wordt dat ze opstijgen.
