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TECH-FOCUS MEMS 50 - ELETTRONICA OGGI 487 - GIUGNO-LUGLIO 2020 utilizzando la stessa tecnologia degli acce- lerometri. Questo è stato il primo sensore monolitico al mondo di giroscopio integrato. Questi dispositivi sono stati i precursori dello sviluppo di MEMS giroscopi e, sulle sue orme, altre società hanno introdotto sul mercato molti dispositivi di rilevamento inerziale. La figura 6 mostra schematicamente gli ele- menti funzionali di un sensore giroscopico e, a fianco, un grafico che riporta i valori di tensione di uscita del sensore in funzione della velocità angolare. Sensori monolitici ibridi e combinati Per quanto fin qui detto, i sensori intelligenti dovrebbero avere una struttura “monolitica”, ossia, un sensore e un circuito periferico di servizio dovrebbero essere integrati in una matrice monolitica di elementi. Tuttavia, nel mercato attuale, quasi tutti i dispositi- vi hanno una conformazione ibrida, in cui matrici di sensori e matrici di circuiti inte- grati sono disposti orizzontalmente e/o ver- ticalmente. Nell’attuale stadio tecnologico, lo sche- ma ibrido dovrebbe avere più vantaggi del monolitico dal punto di vista dei costi. Soprattutto per i sensori combinati, che com- binano alcuni tipi di sensori (ad esempio un sensore di accelerazione 3D, un sensore giroscopico 3D e un sensore magnetico 3D) in un unico package. Lo schema ibrido è una tecnologia di costruzione più semplice per- ché i dispositivi precedentemente sviluppati possono essere utilizzati senza ulteriore svi- luppo. Con questo metodo, l’attuale sensore MEMS nello stesso package, non ha solo la struttura del sensore, ma anche un circuito digitale altamente funzionale, come la com- pensazione del segnale digitale, guadagno e frequenza variabili, interfaccia di comuni- cazione digitale I2C, SPI e USART, interrupt programmabile per determinati segnali di ingresso e così via. Nonostante l’attuale tendenza del mercato, l’integrazione monolitica potrebbe rivelarsi l’ultima tecnologia per i futuri sensori intel- ligenti MEMS. Anche se di vecchio stile (presentati nel 2001, i circuiti combinati sono stati proget- tati con la tecnologia analogica bipolare), un esempio di sensore combinato mono- litico con i circuiti periferici è mostrato in figura 7. Lo sviluppo dei MEMS con struttura mono- litica può essere il primo passo per la rea- lizzazione e commercializzazione di sensori intelligenti combinati monolitici. Oggi, per adattarsi al futuro dell’Internet of Things (IoT), alcuni progetti relativi a sensori com- binati “intelligenti e monolitici” sono stati iniziati in tutto il mondo. Rete e sensori La figura 8 mostra un esempio di un sistema integrato di connessione tra rete e senso- ri multipli, frutto di uno studio iniziato nel 2001. In quel periodo non esisteva una LAN wireless da utilizzare facilmente dall’utente comune, né nessun processore con chip di bassa potenza. Pertanto, il sistema mostrato è composto da un’interfaccia LAN cablata, sistema operati- vo Linux, un convertitore A/D e 5 batterie AA di alimentazione, nonché un modulo multi- sensore (del tipo mostrato in figura 7). Fig. 6 – Sensore giroscopio Fig. 7 – Esempio di modulo multi-sensori intelligenti combinato monolitico MEMS