Ein MEMS-Beschleunigungsmesser misst lineare Beschleunigung mithilfe einer mikroskopischen Prüfmasse, die an Siliziumfedern aufgehängt ist: Wenn das Gerät beschleunigt, verschiebt sich die Masse und verändert eine elektrische Eigenschaft (in der Regel die Kapazität), die in ein Beschleunigungssignal umgewandelt wird. Diese Sensoren, die mit Mikroelektromechanischer Systemtechnologie hergestellt werden, sind klein, energieeffizient und kostengünstig und finden überall Anwendung – von Smartphones bis hin zur seismischen Überwachung. SkyMEMS produziert kapazitive MEMS-Beschleunigungsmesser mit einer Bias-Stabilität bis auf µg-Niveau.
Was ist ein MEMS-Beschleunigungsmesser?
Ein MEMS-Beschleunigungsmesser ist ein Sensor, der Beschleunigung misst – einschließlich statischer Beschleunigung wie Schwerkraft und dynamischer Beschleunigung wie Vibration oder Bewegung. „MEMS“ bezieht sich auf die Bauweise: Eine winzige mechanische Struktur, die auf einem Siliziumchip geätzt wird. Im Vergleich zu älteren piezoelektrischen oder mechanischen Beschleunigungsmessern sind MEMS-Geräte weitaus kleiner, günstiger und energieeffizienter.
Wie funktioniert ein MEMS-Beschleunigungsmesser?
- Im Inneren des Sensors befindet sich eine Prüfmasse die an mikroskopischen Siliziumfedern aufgehängt ist.
- Wenn das Gerät beschleunigt, bleibt die Prüfmasse zurück und verschiebt ihre Position.
- Diese Verschiebung verändert die Kapazität zwischen der Masse und festen Elektroden (bei einem kapazitiven MEMS-Beschleunigungsmesser).
- Die Schaltung wandelt die Kapazitätsänderung in eine Spannung oder ein digitales Signal um, das proportional zur Beschleunigung ist.
Da die Schwerkraft eine konstante Beschleunigung darstellt, kann ein MEMS-Beschleunigungsmesser auch Neigung messen – daher bildet er die Grundlage für Neigungsmesser und IMUs.
Welche Arten von MEMS-Beschleunigungsmessern gibt es?
| Typ | Messmethode | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| Kapazitiv | Kapazitätsänderung durch Bewegung der Prüfmasse | Am häufigsten in Industrie- und Präzisionsmessungen |
| Piezoresistiv | Widerstandsänderung unter Belastung | Hohe Schockfestigkeit, breite Bandbreite |
| Analoger Ausgang | Kontinuierlicher Spannungsausgang | Einfache Integration |
| Digitaler Ausgang | Digital (SPI/I²C/RS-485) | Direkte Systemintegration |
Kapazitive MEMS-Beschleunigungsmesser sind für Präzisionsanwendungen am weitesten verbreitet. Zu den Beispielen von SkyMEMS gehört der geschlossene Regelkreis MA1000A kapazitiver MEMS-Beschleunigungsmesser und der MAS1000H analoger MEMS-Beschleunigungsmesser.
MEMS-Beschleunigungsmesser vs. piezoelektrischer Beschleunigungsmesser
Ein MEMS-Beschleunigungsmesser kann statische Beschleunigung (wie Schwerkraft) und niederfrequente Bewegung messen, ist klein und kostengünstig und lässt sich leicht integrieren. Ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser misst nur dynamische (veränderliche) Beschleunigung, kommt aber mit sehr hohen Frequenzen und Schocks zurecht. Für einen detaillierten Vergleich siehe den Unterschied zwischen MEMS und Piezo-Beschleunigungsmessern.
Wofür wird ein MEMS-Beschleunigungsmesser verwendet?
- Unterhaltungselektronik – Bildschirmdrehung, Bewegungserkennung, Schrittzählung
- Industriell – Maschinenzustands- und Vibrationsüberwachung
- Automotive – Airbag-Auslösung, ABS, Stabilitätskontrolle
- Strukturell & seismisch – Erdbeben-Erkennung und strukturelle Gesundheitsüberwachung, mit spezialisierten seismische Beschleunigungsmesser
Den gesamten MEMS-Beschleunigungsmesser-Sortiment für bestimmte Modelle.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein MEMS-Beschleunigungsmesser? Ein MEMS-Beschleunigungsmesser ist ein siliziumbasiertes Messgerät, das lineare Beschleunigung – sowohl statisch (Schwerkraft) als auch dynamisch (Bewegung/Vibration) – mittels einer mikroskopischen Prüfmasse misst, in einem kleinen, energieeffizienten und kostengünstigen Gehäuse.
Wie funktioniert ein MEMS-Beschleunigungsmesser? Eine Prüfmasse, die an Siliziumfedern aufgehängt ist, verschiebt sich, wenn das Gerät beschleunigt. Bei einem kapazitiven MEMS-Beschleunigungsmesser verändert dies die Kapazität zwischen der Masse und festen Elektroden, was in ein Beschleunigungssignal umgewandelt wird.
Was ist der Unterschied zwischen einem MEMS- und einem piezoelektrischen Beschleunigungsmesser? Ein MEMS-Beschleunigungsmesser misst statische und niederfrequente Beschleunigung und ist klein und kostengünstig; ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser misst nur dynamische Beschleunigung, kommt aber mit sehr hohen Frequenzen und Schocks zurecht.
Kann ein MEMS-Beschleunigungsmesser Neigung messen? Ja. Da die Schwerkraft eine konstante Beschleunigung darstellt, kann ein MEMS-Beschleunigungsmesser den Neigungswinkel erfassen, was die Grundlage für MEMS-Neigungsmesser ist.
Wofür wird ein MEMS-Beschleunigungsmesser verwendet? Verbraucherelektronik, industrielle Vibrationsüberwachung, Fahrzeugsicherheitssysteme sowie seismische und strukturelle Überwachung.
