EO529

ELETTRONICA OGGI 529 - ottobre 2025 63 Tecnologia le singole parti non vengono più prodotte separatamente e poi as- semblate, come avveniva in passato. Al contrario, vengono create nella loro interezza a partire da un unico blocco. Questo non solo permette di ridurre notevolmente le dimensioni, ma elimina anche la necessità di collegamenti, oppure li rende più semplici e precisi grazie a un processo sottrattivo, che rimuove tutto ciò che non fa parte del sensore o di una struttura ausiliaria di supporto. Il principio di base è lo stesso per tutti i sensori Mems. Essi misurano l’effetto della grandezza da rilevare sulla posizione o sul movimento delle loro parti fisse e mobili in relazione tra loro. A tal fine, durante il processo produttivo, vengono modellati in modo che le loro su- perfici formino un condensatore. Poiché queste superfici sono molto piccole, a causa delle dimensioni microscopiche, spesso vengono disposte in multipli. In linea di principio, ciò può essere immaginato come due pettini inseriti l’uno nell’altro che costituiscono gli elettrodi. La capacità varia in funzione della distanza tra gli elettrodi. Tale variazione può essere misurata e la sua deviazione dal valore nor- male indica la posizione relativa delle parti tra loro. Sfruttando il principio dell’inerzia, ciò consente, ad esempio, di trarre conclusioni sull’accelerazione cui è sottoposto l’insieme. Grazie alle proprietà dei cristalli di silicio utilizzati e ai processi di esposizione e incisione applicati, le fluttuazioni e le influenze ester- ne hanno un impatto minimo. In questo modo, è possibile realizzare sensori che garantiscono una qualità di misura costantemente eleva- ta per lunghi periodi e permettono di ottenere conclusioni affidabili sulle grandezze meccaniche rilevate. Applicazioni universali Le strutture attive nei sensori Mems possono essere progettate per garantire un’elevata sensibilità di misura. Tuttavia, i sensori Mems sono disponibili in versioni estremamente robuste, di qualità indu- striale. Poiché molti di essi non presentano parti mobili libere né giunti tra le componenti, risultano inoltre insensibili a vibrazioni e variazioni di temperatura. Il successo duraturo dei sensori Mems è dovuto alle loro dimensio- ni estremamente ridotte. Inoltre, la tecnologia Mems consente di combinare sensori per diverse grandezze misurate in sottosistemi micromeccatronici completi, integrati su un unico chip. Un ingom- bro ridotto, il basso costo e la possibilità di essere realizzati come dispositivi altamente insensibili permettono di misurare numerose variabili in luoghi dove l’utilizzo di sensori convenzionali era pre- cedentemente impraticabile. Nella maggior parte dei casi, la tecnologia Mems non viene men- zionata esplicitamente, poiché il suo utilizzo è ormai dato per scon- tato in molti ambiti. I sensori Mems svolgono un ruolo fondamentale non solo nell’ingegneria automobilistica, ma anche nella tecnologia medica. In quest’ultimo settore, essi sono impiegati in dispositivi me- dici portatili e impiantabili, come i pacemaker, per il monitoraggio continuo di funzioni vitali quali la frequenza cardiaca o i livelli di glucosio nel sangue. In applicazioni come l’industria mineraria o la produzione di so- stanze chimiche e farmaceutiche basata su processi, i sensori Mems permettono il monitoraggio in tempo reale di variabili critiche per il processo e rilevanti per la sicurezza, come le concentrazioni di gas o le condizioni di pressione. Ciò consente di ottimizzare simul- taneamente i processi produttivi, la qualità del prodotto e la sicu- rezza sul lavoro. Nell’ingegneria meccanica, l’utilizzo simultaneo di sensori Mems in numerosi punti dello stesso dispositivo, macchina o sistema può contribuire in modo significativo al miglioramento dell’efficienza complessiva, attraverso la determinazione contemporanea della posizione, dello spostamento o delle posizioni relative delle parti mobili. Ad esempio, software dedicati possono sfruttare questi dati per aumentare sensibilmente la reattività a eventi imprevisti e ga- rantire una migliore manutenzione della qualità del prodotto finito e della sicurezza funzionale Una realtà consolidata Allo stesso tempo, le misurazioni raccolte dai sensori Mems per- mettono di trarre conclusioni, ad esempio, sugli effetti dell’usura o di una manutenzione insufficiente, rilevando vibrazioni ad alta frequenza. Queste informazioni consentono controlli e interventi preventivi da parte del personale di manutenzione, nonché l’ade- guamento dei parametri di processo per prevenire danni o fermi macchina. Lo sviluppo dei sensori Mems è tutt’altro che concluso. Oltre alla continua miniaturizzazione, alla riduzione del consumo energetico e all’aumento della robustezza, una priorità sarà in futuro un’inte- grazione più profonda nelle reti IIoT. Ad esempio, sensori Mems wireless con integrazione Bluetooth Low Energy o 5G permetteranno un networking efficiente dal punto di vista energetico e flessibile delle macchine, per un monitoraggio continuo delle condizioni con una densità senza precedenti. L’integrazione diretta della tecnologia dei sensori Mems nei dispositi- vi edge dotati di intelligenza artificiale (AI) consente non solo un’ela- borazione più efficiente dei dati, grazie al pre-processing dei segnali direttamente nel punto di acquisizione. Questo permette inoltre di ri- durre i costi e le incertezze legate alla trasmissione dei dati al cloud per l’analisi AI. Regolando automaticamente i parametri di produzio- ne in risposta a variazioni sottili, è possibile elevare l’efficienza e la qualità dei processi produttivi a livelli finora irraggiungibili. I sensori Mems possono rendere automobili, macchine e impianti molto più sensibili, cambiando in modo permanente il nostro modo di muoverci e di produrre. Sono quindi destinati a rimanere.