Accelerometro con rappresentazione digitale
Spesso gli accelerometri risonanti sono spesso sistemi microelettromeccanici (MEMS) che misurano l’accelerazione rilevando la differenza nelle frequenze di risonanza dei due risonatori di cui sono dotati. Il fatto che siano resistenti alle radiazioni ionizzanti li rende inoltre idonei alle applicazioni spaziali. Tuttavia, sono pochissimi i CI di lettura per accelerometri risonanti MEMS finora prodotti, e spesso non sono dotati di visualizzazione digitale. In questo contesto, il progetto RESACC (Development of a readout circuit for a resonant accelerometer), finanziato dall’UE, ha sviluppato un ASIC (application-specific integrated circuit), un microchip per un accelerometro risonante MEMS. Il progetto RESACC ha combinato su un unico chip un’interfaccia di sensore analogico e un’uscita digitale. La misura della frequenza di spostamento del MEMS consente all’ASIC di assicurare la visualizzazione digitale dell’accelerazione. Il progetto si è concentrato sull’architettura dell’interfaccia del sensore e su specifiche di progettazione dettagliate per ogni blocco contenuto nell’ASIC. L’oscillatore è costituito da due blocchi collegati a un risonatore del MEMS. L’ASIC include anche un blocco di smorzamento. Le parti meno critiche, come l’oscillatore, il regolatore di tensione e la memoria non volatile non sono incluse; in questo caso vengono utilizzati componenti esterni. Durante la fase di specifica del progetto, il team del progetto ha costruito modelli dell’oscillatore e dei blocchi di smorzamento. Inoltre, ha sviluppato il layout dell’ASIC. Tutti i sub-componenti sono ora stati progettati e convalidati separatamente, e assemblati per le prove di integrazione. RESACC ha sviluppato un circuito integrato di interfaccia del sensore con un’uscita digitale di accelerazione in grado di ridurre il fabbisogno energetico degli accelerometri risonanti ad alte prestazioni, garantendo un consumo energetico di gran lunga inferiore a 100 mW. Questo ASIC ha dimostrato prestazioni soddisfacenti per quanto riguarda la funzionalità, il rumore e la stabilità termica, ed è anche stato usato come prova di concetto per il sistema, incluso il MEMS. Gli ASIC risulteranno utili nell’edilizia, dove le interfacce di sensori basati su accelerometri possono essere usate per monitorare le condizioni strutturali di grandi edifici, ponti e gallerie. Possono anche essere usati nei veicoli, dove i sensori e le interfacce vengono sempre più spesso impiegati per garantire la sicurezza e il comfort. Il settore delle macchine può usarli laddove i sensori miniaturizzati e le interfacce di sensori permettono un monitoraggio e una manutenzione efficiente. Le applicazioni nei settori sport/benessere e medico/sanitario possono includere nuovi prodotti per il monitoraggio continuo dei movimenti corporei.
Parole chiave
Accelerometro, circuito integrato, accelerometri risonanti, MEMS, schermo digitale, RESACC
