Definition und Funktionsweise:
MEMS-Sensoren (Micro-Electro-Mechanical Systems) sind winzige integrierte Systeme, die mechanische Komponenten (wie Mikrostrukturen, bewegliche Teile) mit elektrischen Komponenten auf einem gemeinsamen Halbleiterchip (typischerweise Silizium) verbinden. Sie sind im Mikrometerbereich gefertigt und nutzen die gleichen Herstellungsprozesse wie Mikroelektronik.
MEMS-Sensoren wandeln eine physikalische Größe (z.B. Beschleunigung, Druck, Temperatur) in ein elektrisches Signal um, wobei die mechanische Bewegung der Mikrostrukturen die elektrische Eigenschaft des Sensors verändert (z.B. Kapazität, Widerstand).
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
MEMS-Sensoren gewinnen in der industriellen Automatisierung aufgrund ihrer kompakten Größe, niedrigen Kosten, hohen Integrationsfähigkeit und Robustheit stark an Bedeutung:
- Beschleunigungssensoren und Gyroskope:
- Für die Vibrationsüberwachung von Motoren, Getrieben und Anlagen (Condition Monitoring).
- Zur Lage- und Bewegungsdatenerfassung in Robotern, Drohnen und autonomen Fahrzeugen (IMU – Inertial Measurement Unit).
- Drucksensoren: Für die präzise Druckmessung in Fluidiksystemen.
- Mikrofone: Für die akustische Überwachung oder Spracherkennung.
- Temperatursensoren: Integriert in Komponenten.
- Durchflusssensoren: Für kleine Durchflussmengen.
- Kraftsensoren.
Vorteile:
- Kompakte Bauform: Extrem klein, was die Integration in Produkte oder an schwer zugänglichen Stellen ermöglicht.
- Kostengünstige Massenproduktion: Durch Halbleiterfertigungsprozesse.
- Hohe Integrationsfähigkeit: Sensoren und Auswerteelektronik auf einem Chip.
- Geringer Energieverbrauch.
- Robustheit: Für viele industrielle Umgebungen geeignet.
MEMS-Sensoren sind ein wichtiger Enabler für die Miniaturisierung und die Schaffung intelligenter, vernetzter Feldgeräte im Rahmen des Industrial Internet of Things (IIoT) und der Industrie 4.0.
→ Siehe auch: Sensor, Vibrationssensor, Drucksensor, Condition Monitoring, IIoT (Industrial Internet of Things)
