(编者注:这是第二个在一系列的文章来源于一个会话在今年的globalfoundries,专注于传感器和能量收获。前一条处理风传感器。更多细节你是指globalfoundries程序。)

没人喜欢括号。他们看起来很有意思,他们限制你能吃什么,最糟糕的是,他们可以伤害。他们是昂贵的。

虽然看起来像括号只是一条线单线的括号把他们都在一个方向,这是比那复杂得多。每个齿都有一个个人轨迹从你想要的地方。这就意味着它在任何方向移动,经常旋转它。与这样一个艰难的小装置。

牙齿矫正医师的工作确保部队都被应用在正确的方法来实现这一点。但是他们可以测量只在一维的力量,需要时,事实上,许多维度。

就像你需要一个单独的嵌入式系统在每个牙齿测量和计算的力量被应用在所有方向上的牙齿。

好了,别笑。这正是被一个团队在globalfoundries弗莱堡大学和研究所毛皮Mikro——和Informationstechnik (HSG-IMIT)。这不是一个大系统,但它确实结合必要的传感元素,通过无线传输信息的读者,每个牙齿附近的牙齿矫正医师将在检查。

之前我们可以步行通过系统实现,我们需要处理一些基本的力量被芯片应用可以测量。我们将开始非常基本,为了安全,向任何人道歉这是显而易见的。

力量作用于身体时,变形的身体在某种程度上,限制了材料的内部反对势力被变形。硅,例如,有一个很好的晶体点阵表示低能状态。所以晶体会抵制这些原子拿出他们的舒适的休息。

更精确地说,“应变”材料的变形,可抗压(将结束在一起)或抗拉(拉结束分开)。此外,压力可以引起的剪切力,力,说,压在酒吧,但顶部比底部更强,倾向于把酒吧变成平行四边形(当从侧面观察)。或者他们可以导致旋转,被各种作为短语形容为“不同的时刻。”听起来更像是发生在酒吧的东西当两个人分享一个“时刻”有完全不同的理解。

“压力”的内部阻力。

下面是蒸馏的很多公开的零碎东西关于硅压力传感器。这个东西可以密集的很快,所以有限制多深我想潜水(更少在这里描述)。这些概念是广泛传播,并把他们在一起是一种信仰的飞跃。这就是我如何弄清楚其中的含义。

当你对一种晶体材料施加一个力,它可以造成各种影响。一些材料,有电不对称的晶格,接受“压电效应”,移动能被探测到的指控。然而,硅不是这些材料之一:它有一个对称的结构。

的确显示出是什么导致了硅压阻效应:本质上,当部队应用,流动性的变化,因为原子晶格接近在一起或之间的距离,改变了阻力。这是所谓的“应变工程”的基本思想用于提高晶体管性能。

这个电阻的变化可以检测出来并作为应变的测量。硅,有很多数学的计算压力,它取决于晶体取向。它可以归结为一个数字的系数是必要的。一旦知道,他们可以插,一边灌下,跳出的压力。对[100]晶圆有四个系数,而且,[111]晶片,有六个。

为了测量的力量,电阻在不同的方向。电阻被称为“玫瑰的安排。“这就像一个n个方程/个n元问题。[100]四系数的硅,使用的是four-resistor玫瑰。[100],你需要6个,但通常使用8因为你可以使用一个惠斯通电桥安排更容易衡量。

但是…它变得更加复杂。显然,如果你想考虑任何方向,那么,对于一个给定的常数掺杂水平,你可以只有三个独特的反应的六-(8 -)电阻玫瑰。所以为了解决这一问题,一个eight-resistor玫瑰被两个four-resistor花结,一个使用n型硅,另一个使用p型。两人互相面向45°。

每个玫瑰是一个传感器。这双圆花饰的主力是硅应变传感。

回到实际的矫正问题,这些传感器需要定位芯片安装到实际齿架。他们用机械有限元分析来找出压力(或压力?)芯片的基于底层支架力学;这给了他们传感器位置。他们使用共有24个压力传感器。

他们位于其他芯片的电路在低压领域;毕竟,如果改变电阻应变传感器,那么它可能有一个对电路的影响。最好的最小化。

还有另一个错误,他们必须处理来源:可能会有系统的变化以及噪声,可能导致花结不完全对称的。为了纠正这一点,他们补充道“旋转”花结的能力。当然,并不是身体上的,但他们使用多路复用器改变它的“两极”玫瑰被解读为,改变90°。随着时间的推移,任何错误或噪音被平均了。旋转发生在10 Hz,这意味着每100毫秒转变。

他们使用微分差分放大器(DDA)(它有一个名字会有更好的感觉,作为一个“重复中继电路”)。其中一个百万美元的名字那么骇人听起来:这仅仅是一个运算放大器,差动输入而不是“正常”的单端输入。

但诀窍是多哈发展议程设置增益的方式将允许范围广泛的准确测量。为此,他们使用了一种“伸缩”电路,将测量输出,,如果不是在顶部挂钩,他们会去一个更高的增益,直到挂钩,然后后退。这意味着每个测量将阅读尽可能多的获得可用的特定的测量。整个过程,读出、增益调节和解决,需要600µs。

结果,转换成数字后,是一个22-bit价值。这个值然后传播给读者使用振幅键控(问)——基本上,数字是:承运人充满了,说,0 1和完全抑制。

采集和传输的24传感器需要530 ms。

这个系统还有一个重要的:权力。这不是插入。我认为电池充电系统的能量收获咀嚼是最优秀的。除了电池中的有毒化学物质…(也许有人会弄清楚)。这不是这是如何处理的。

传感器芯片是由近场信号从读者牙齿矫正医师使用。捕捉,线圈是沉积在高硅晶片,切了同样大小的传感器芯片和安装用倒装芯片连接。

接通电源的电路滞后建于——需要更多的能量得到的东西,但一旦,它将操作电压要低得多。他们把两个电压限值器到位:粗保护一件事初升高的一部分,一个好的接管一旦隙等监管机构和正在运行。

电源转换不是常数。通过三个步骤:系统周期缓冲帽,读一个传感器,把传感器的结果,然后重复下一个传感器。读者提供足够的电力,到2毫米,使电路能够醒来,测量,和传送。

有你有它。2毫米x 2.5毫米的芯片/线圈三明治坐骑牙齿支架,可以告诉正牙医生到底是什么力量在起作用在所有的方向。我想知道更好的数据,从而更好地控制,括号将伤害更少。我不赌。似乎合理的缩短持续时间的折磨。

但至少,牙套的价格上升,因为现在他们聪明,你就会知道刚刚发生了什么在小家伙。我相信将会减少金融疼痛。

(注意:你可以找到本系列的下一篇文章在这里。)

• 
• 
• 
• 
•