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MEMS壓力感測器新商機

本文作者:admin       點擊: 2009-07-17 00:00
前言:
業界對MEMS(micro-electromechanical system)微機電系統的成長性大多樂觀以對,運用MEMS技術發展出來的元件與應用也常見創新的驚喜。據iSupply對眾多MEMS元件市場成長的預估中,壓力感測器堪為繼最大產值的噴墨印表讀取頭之後,居第二大的市場地位。無怪乎近期美日兩大廠美商飛思卡爾與日系Epson Toyocom相繼針對不同應用發表最新的壓力感測器,且看它們之間的差異何在。

飛思卡爾數位壓力感應器可提升硬碟內儲存容量

飛思卡爾半導體發表第一款數位化輸出的壓力感應器,可望簡化系統設計、並提升筆記型或桌上型電腦的硬碟(HDD)記憶儲存密度。MPL115A數位感應器使用微機電系統技術,提供高度精準的氣壓與高度偵測功能,尺寸精巧,適於各種成本有限的消費性電子及工業應用。

除了硬碟內的氣壓偵測、氣壓與高度測定應用之外,MPL115A壓力感應器還提供工業用設備所需的絕對壓力偵測,例如桌上型氣候站與真空設備等等。醫療應用則涵蓋健康偵測、創傷護理及呼吸系統等。由於安全產品的需求日益增加,MPL115A的環境壓力測量及無線遠端監控能力,更為其增加了環境監測的應用面向。

飛思卡爾射頻,類比與感測器部門全球通路發展暨亞太中心總監Benjamin Tan表示:「為了服務高度計、硬碟和可攜式醫療設備等壓力感應器應用客戶,我們推出了創新的感應器解決方案,結合了簡單易用的數位界面、小巧的封裝尺寸、以及操作功率低等優點。MPL115A數位壓力感應器是我們最精巧的產品之一,有助於精簡線路空間。此外,其功率損耗亦低於市場上的同類型產品。」

MPL115A可直接連接MCU 省卻外接ADC

飛思卡爾的MPL115A數位壓力感應器支援I2C (inter-integrated circuit,I2C)及串列週邊介面(serial peripheral interface,SPI)兩種匯流排,可直接連接嵌入式系統的微控制器(MCU),簡化通訊並提升彈性。此種架構與其它一般使用類比訊號的感應器不同,後者往往需要一個內建類比對數位轉換器(ADC)、或是在系統中另外加上ADC元件。像飛思卡爾MPL115A這樣的數位壓力感應器,由於不需要用到額外的ADC,因而可提供更多彈性並節省成本。

MPL115A感應器的小巧尺寸(3 x 5 x 1.2 mm) LGA封裝讓它的整合性更強,更適於線路空間有限的可攜式應用,而此裝置的低電流損耗(休眠模式1 mA、活動模式5 mA)也適合電池驅動與太陽能應用裝置,使用功率損耗更是只有競爭對手產品的百分之一。數位感應器另外也非常適合HDD系統,因為壓力偵測有助於修正磁頭抬起的高度,讓磁碟機內儲存空間最大化。

MPL115A感應器產品功能:
· 數位輸出選項
o SPI專用的MPL115A1T1
o I2C專用的MPL115A2T1
· 小巧的3 x 5 x 1.2 mm LGA金屬封裝 
· 電流消耗低
o 休眠模式:1 mA
o 活動模式:5 mA (每秒量一次)
· 可透過溫度與壓力係數作溫度補償
· 壓力以kiloPascals (kPa)為單位方便轉換 
· 50至115 kPa的絕對壓力測量範圍
· 精確度1 kPa
· 操作溫度範圍從攝氏零下40º到攝氏105ºC
· 電源供應2.4至5.5伏特

研發支援、價格與供應方式

MPL115A樣品已可透過以下評估套件取得。KITMPL115A1SPI評估用線路板展示SPI通訊協定,KITMPL115A2I2C評估用線路板則展示I2C通訊協定。兩者的建議售價都是15元美金。SPI應用專屬的MPL115A1T1感應器和I2C應用專屬的MPL115A2T1感應器都已上市,建議售價為每批10,000顆時每顆4.25元美金。

Epson Toyocom新型高精密石英壓力感測器針對流體應用
石英晶體元件的領導者Epson Toyocom公司宣佈已成功開發出新系列的高精密度石英壓力感應器。該款於XP-7000系列的感應器擁有獨特的架構,可將流體壓力直接傳導至一個壓力感測元件上。新產品預計於2009年第四季投入商業開發。

QMEMS音叉晶體架構,感應不需傳導媒介

多數高精密度壓力感應器內部均含壓力傳導媒介(如油)。然而,XP-7000系列產品所使用的是一個頻率穩定,採用獨創QMEMS(*1)技術所製成的音叉晶體元件來作為壓力感應元件,再加上Epson Toyocom獨特的壓力傳導架構,可直接讀取壓力,精密度達±0.05% FS。
註1:QMEMS為「(Quartz)」(石英,一種具高穩定性及高精密度等優越特性的晶體材料)及「MEMS」(微機電系統)所組成的名詞。QMEMS石英元件以石英製成,而非MEMS所使用的半導體材質。並在石英材料上執行精密的微製程(microfabrication),以便在小型化封裝產品中能提供更高的效能。QMEMS為Epson Toyocom的註冊商標。

低污染、省空間,元件設計也走環保風
有鑒於近年來環保意識抬頭,XP-7000系列所使用的感應器均為環保產品,並不會釋放油類或氣體。此外,拜Epson Toyocom所使用的獨特架構所賜,新型感應器的體積較舊機型相比減少了約43%。

新型感應器非常適合對精密與準確測量有需求的場所,如觀測河流及下水道水位、在極度要求潔淨的環境下測量液態壓力狀態,以及工業廠房設備的壓力狀態等。

XP-7000系列中的兩個機型分別為XP-7000MB與XP-7001MB。XP-7000MB具備緩衝電路,即使電纜長度較長時,仍可維持穩定的輸出值。而XP-7001MB則支援低電流。

產品主要特色
(1) 壓力感應讀數精密度達±0.05%FS
(2) 環保產品,不會釋放油類或氣體
(3) 體積小巧(直徑22公厘 x 長度40公厘;體積較舊機型減少43%)
主要規格
項目 規格 附註
壓力感測範圍 0至100 kPa (表壓) 水平面:0至10 公尺
壓力讀數精密度 ±0.05 %FS 壓力值轉換後(包含線性、遲滯性及重複性)
溫度特性 ±0.05 %FS 由一個內建溫度感應器作補償處理後
工作溫度範圍 -10ºC~+50ºC
輸出電壓 +12 V直流
電源電壓 8 mA (典型值) XP-7000MB (具緩衝電路)
1 mA (典型值) XP-7001MB (無緩衝電路)
外部尺寸 直徑22x 40(公厘) 不包含基座上突起部位
材質 316L不鏽鋼 壓力感測元件

參考資料:
其他壓力感測器IC供應商
*AKTIV SENSOR GmbH
*EPCOS AG
*Epson Toyocom
*First Sensor Technology GmbH
*Freescale
*Infineon
*Intersema
*Melexis
(供應商如有缺漏,請主動告知編輯部)


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