HP MEMS Dapat Mengguncang Motion Sensing

Akselerometer dalam iPhone 3GS baru Anda harus terlihat keren, mengalihkan telepon ke tampilan lanskap dan mengarahkan Anda melalui game balap dan semuanya. Tapi itu tidak ada apa-apanya dibandingkan dengan apa yang telah dihasilkan oleh Hewlett-Packard.

Accelerometers, atau sensor inersia, adalah perangkat yang merasakan goncangan, getaran dan perubahan kecepatan. Yang digunakan dalam ponsel dan perangkat konsumen lainnya adalah MEMS (sistem mikro-elektromekanik), pada dasarnya sirkuit terpadu dengan bagian yang bergerak. Meskipun kecil dan relatif murah, mereka belum mampu mencocokkan sensor yang lebih sensitif yang digunakan di pesawat dan aplikasi komersial lainnya sampai sekarang, menurut HP.

Sekarang perusahaan telah mengembangkan accelerometer MEMS yang dapat melakukan pekerjaan dari sensor high-end, yang hingga kini telah menjadi perangkat mekanis seukuran batu bata yang harganya sekitar US $ 1.000 per sumbu, dengan setiap gerakan penginderaan sumbu dalam satu arah. Ia melakukannya sebagian dengan teknologi yang dikembangkan di divisi printer, yang menggunakan jenis lain MEMS di kepala cetak. Untuk saat ini, sensor HP ini tidak cukup murah untuk dimasukkan ke dalam perangkat elektronik, tetapi karena mereka MEMS, mereka mungkin tiba di sana dalam beberapa tahun. Sementara itu, mereka dapat merevolusi penggunaan akselerometer di gedung dan geologi.

[Bacaan lebih lanjut: Ponsel Android terbaik untuk setiap anggaran.]

Chip yang sangat sensitif adalah 1.000 kali lebih sensitif dibandingkan yang ada di perangkat konsumen saat ini, menurut HP. Sebagai indikasi seberapa peka mereka, kartu nama yang jatuh di salah satu ujung meja akan menghasilkan sinyal yang sangat kuat pada salah satu dari sensor ini di ujung yang lain, menurut David Erickson, manajer teknik di Technology Development Organization.

Karena ukuran mereka, biaya dan konsumsi daya yang rendah, sensor baru dapat digunakan dalam array besar didistribusikan di seluruh area atau struktur. HP sedang berbicara dengan pengguna potensial tentang jenis sensor inersia miniatur apa yang dapat mereka gunakan, dan perusahaan berharap untuk menjual mereka sensor bersama dengan jaringan nirkabel, sistem penyimpanan dan pusat data untuk mengumpulkan, menyimpan dan memproses informasi yang keluar dari array.

Sebagai contoh, sejumlah besar sensor ini di San Francisco-Oakland Bay Bridge mungkin telah memberi para insinyur informasi penting untuk membantu mereka mencegah kerusakan kabel pekan lalu yang memaksa jembatan itu ditutup selama enam hari, kata Erickson. Beberapa ratus atau sangat kecil MEMS yang melekat pada jembatan bisa merasakan bagaimana berbagai bagian struktur bergerak dalam berbagai kondisi, seperti angin atau lalu lintas yang padat. Dengan membandingkan semua data yang mereka kumpulkan terhadap model bagaimana jembatan harus bergerak, insinyur mungkin bisa memprediksi bahwa sebagian akan memberi jalan, katanya. Pemantauan kesehatan struktural semacam itu juga dapat diterapkan untuk bangunan, dengan banyak perangkat kecil yang melekat pada semua komponen struktural.

Aplikasi lain yang mungkin adalah pemetaan geofisika, yang untuk menambang, pengeboran dan analisis seismik apa yang MRI (pencitraan resonansi magnetik) adalah obat. Setelah menanam sensor gerakan bawah tanah secara berkala untuk membentuk grid, para ilmuwan menggunakan palu godam atau ledakan untuk mengirim getaran melalui tanah. Getaran tersebut memantulkan berbagai material di bawah permukaan dan dideteksi oleh sensor, sehingga ketika semua data digabungkan, itu membentuk peta virtual.

HP mendesain sensor inersialnya dengan tiga lapisan silikon. Di dalam lapisan tengah adalah massa bergerak kecil tergantung pada mata air, dengan elektroda di kedua sisinya. Ketika massa bergerak, ia mengubah sinyal antara elektroda, dan perubahan itu terdaftar sebagai getaran atau gerakan, kata Erickson.

Keripik, sekitar 5 milimeter persegi dengan tebal 2mm, hanya mengkonsumsi sekitar 50 miliwatt listrik, menurut HP. Pada tingkat itu, mereka bisa berjalan dengan kekuatan "dipanen" dari lingkungan sekitarnya, kata Rich Duncombe, ahli teknologi dan ahli strategi terkemuka di HP. Kemungkinannya termasuk memanen energi dari gelombang radio atau perubahan suhu di lingkungan, atau bahkan dari pergerakan sensor yang terdeteksi, katanya.

Perusahaan riset Gartner mengharapkan pasar untuk chip sensor non-optik seperti MEMS tumbuh sebesar 10 persen per tahun, dari US $ 2,7 miliar pada tahun 2007 menjadi sekitar $ 4,4 miliar pada tahun 2012. Itu hampir dua kali lipat tingkat pertumbuhan pasar semikonduktor keseluruhan, menurut Gartner. Terobosan HP dengan accelerometers MEMS, yang mengatasi trade-off antara ukuran, berat, biaya dan kinerja, kemungkinan akan mengarah ke volume yang lebih tinggi dan harga lebih rendah, seperti yang telah terjadi pada industri chip lainnya, kata analis Gartner Jim Walker.

Jika sangat MEMS yang sensitif membuatnya menjadi produk konsumen, mereka dapat memberikan kemampuan baru yang menarik kepada ponsel. Mereka cukup peka untuk melihat lokasi, sehingga pengguna dapat terus-menerus tahu di mana mereka berada bahkan di jalan-jalan kota dengan jangkauan GPS yang buruk, kata Erickson. Walker Gartner berpikir bahwa perawatan kesehatan adalah bidang lain di mana mereka bisa berguna. Sebuah sensor pada ponsel mungkin dapat merasakan detak jantung pengguna, mendeteksi serangan jantung dan secara otomatis memanggil layanan darurat, katanya.

HP mengkhawatirkan lebih dari sekadar jembatan, pertambangan atau telepon seluler. Ia ingin menggunakan sensor inersia kecil sebagai bagian dari Sistem Saraf Pusat untuk Bumi, sebuah ekosistem informasi yang terdiri dari berbagai sensor yang terkait dengan jaringan, penyimpanan, server dan perangkat lunak di seluruh dunia. Misalnya, semua sensor yang dipasang di gedung dan jembatan mungkin membentuk seismograf kolektif raksasa untuk membantu para ilmuwan mendeteksi dan memprediksi gempa bumi.

"Kami berada di tepi depan yang benar-benar memahami bagaimana jaringan pervasif semacam ini akan dikembangkan dan bagaimana mereka akan berkontribusi (memecahkan) masalah yang lebih besar yang dihadapi masyarakat, "kata HP Duncombe.