Híbridos y Eléctricos

EN AUTOMÓVILES, SMARTPHONES Y PARA EL INTERNET DE LAS COSAS

Sensores micromecánicos Bosch: lo pequeño es hermoso

Bosch ha estado a la vanguardia de la tecnología MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) desde el principio y hoy es el líder mundial indiscutible en este mercado tan dinámico, ofreciendo sensores para diferentes aplicaciones en los campos de la electrónica de automoción y de consumo.

Uno de cada dos smartphones en todo el mundo utiliza sensores Bosch.
Uno de cada dos smartphones en todo el mundo utiliza sensores Bosch.

Es verdad que los productos denominados “inteligentes” seducen y producen una cierta fascinación en todos sus usuarios. Estos productos, que podemos experimentar en el automóvil, en los teléfonos móviles o en un reciente uso para el denominado “internet de las cosas”, esconden una tecnología fruto de una intensa labor de I+D de las empresas. La empresa Robert Bosch, que celebra la producción (desde 1998) de los 4000 millones de sensores MEMS es pionera en el desarrollo de este selecto producto. 

Recuerdo que en una de las conferencias internacionales de Bosch en Stutgard realizamos una visita al centro de Reutlingem en Tübinhen. Era (es) el lugar donde se fabrican los circuitos integrados. En aquel momento nuestra atención estaba en la fabricación de los primeros sensores micromecánicos destinados a los sistemas de control de estabilidad ESP.

De la experiencia, aún recuerdo la visión y impresión de un sensor mecánico amplificado con un microscopio potentísimo,  proyectado en una pantalla de laboratorio, realizando un movimiento (lineal alternativo) de simulación en el vehículo. Mi primer contacto directo con la microtecnología y este fascinante pequeño mundo que ha dado como resultado una ingente producción al servicio del confort y la seguridad.

Lo pequeño es hermoso

Una frase que ha hecho fortuna gracias al economista alemán E. F. Schumacher que escribió una serie de ensayos bajo el título: Lo pequeño es hermoso: Economía como si la gente importara. La idea del economista era hacer frente a una economía productiva insostenible basada en utilizar máximos recursos de forma indiscriminada y en base un crecimiento desmedido.

Frente a ello, proponía la necesidad de conseguir un máximo de bienestar con el mínimo consumo. En definitiva, poner la economía al servicio de las personas. "Vivimos con un modo de producción que arrasa la naturaleza y en un tipo de sociedad que mutila al hombre" escribió Schumacher.

La belleza de un microsensor puede radicar en su sentido estético (aspecto formal, simetrías, color, materiales…), pero también por nuestra capacidad de comprender como realiza el máximo trabajo en un mínimo de espacio.

Como diría el físico Jorge Wagensberg, la belleza es un estado de la mente al que se accede por un estímulo visual o cualquier otro sentido, pero también a partir de su inteligibilidad (que es la misma que la persigue el científico o cualquiera de nosotros por  medio de un estado mental: la reflexión) y que también puede acompañarnos para conseguir el gozo intelectual.

Es decir, percibir la belleza, hermosura y la inteligibilidad de un sensor, está al alcance de todos nosotros; la actualidad tecnológica nos mueve hacia un mundo cada vez más sensorizado capaz de captar y medir cualquier magnitud física.

¿Qué son los sensores microelectromecánicos (MEMS)?

Los sensores micro-electromecánicos (MEMS) son sensores cada vez más inteligentes, compactos y eficientes. Es un sistema que se fabrica mediante técnicas y herramientas utilizadas en la fabricación de circuitos integrados. Contienen en general tres bloques: un microsensor, un microactuador y un procesador.

Con ayuda de los sensores MEMS se pueden conectar cada vez  más cosas en red. De hecho, en el llamado “internet de las cosas” todos los dispositivos se pueden conectar entre sí, incluyendo cosas que nunca antes habían llevado nada electrónico como puertas o ventanas, lo que significa mayor confort, seguridad y eficiencia energética.

Información técnica sobre los sensores MEMS

Los sensores microelectromecánicos que se aplican en cualquier dispositivo mecánico contienen unas estructuras muy finas de silicio que se desplazan una fracción de milésima de milímetro, en función del movimiento de la carcasa, provocando una alteración de sus propiedades eléctricas que pueden medirse y convertirse en flujo de datos.

Las dimensiones son extraordinariamente pequeñas. Mientras que un cabello humano tiene un diámetro de 70 milésimas de milímetro (70 micrómetros), algunos componentes miden sólo cuatro micras; es decir, 17 veces menos que un cabello humano.

Sensores micromecánicos Bosch: lo pequeño es hermoso

Dado que el sensor micromecánico sólo produce señales eléctricas débiles, los desarrolladores han construido en la misma carcasa otro componente electrónico junto al sensor, a veces, incluso, directamente sobre el mismo chip. De este modo, este segundo componente procesa, amplifica y convierte las débiles señales eléctricas en datos digitales. Así, los sensores MEMS pueden proporcionar tales dispositivos de control directamente con los valores medidos.

Qué miden los sensores micro-mecánicos (MEMS)

Los sensores MEM se pueden aplicar en los campos de la electrónica de automoción y de consumo. Así, por ejemplo, los sensores MEMS miden la presión, la aceleración, los movimientos de rotación, de flujo de masa o el campo magnético terrestre, por lo que se han convertido en órganos sensoriales de los automóviles y de los smartphones.

Desde 1995, Bosch está produciendo grandes cantidades de sensores para vehículos. Por ejemplo, un sensor de velocidad de giro, que registra el movimiento de rotación del vehículo alrededor de su eje vertical, configura el corazón del Programa Electrónico de Estabilidad, ESP.

Sensores micromecánicos Bosch: lo pequeño es hermoso

En un automóvil actual se pueden encontrar hasta 50 sensores MEMS. Gracias al sensor de aceleración de Bosch Sensortec, un smartphone o tableta sabe en que posición se está manejando y ajusta la orientación de la pantalla automáticamente. Diminutos micrófonos MEMS de la empresa Bosch Akustica, una filial del Grupo Bosch, detecta los sonidos y el lenguaje. Actualmente, uno de cada dos smartphones en todo el mundo utiliza sensores fabricados por Bosch.

Bosch a la vanguardia

Bosch ha estado a la vanguardia de la tecnología MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) desde el principio y hoy es el líder mundial indiscutible en este mercado tan dinámico, tal como lo confirman los expertos del IHS Technology y Yole Développement.

Desde el inicio de la producción en 1995, Bosch ha fabricado ya más de 4.000 millones de sensores MEMS. Sólo en 2013, alrededor de mil millones salieron de la moderna fábrica de semiconductores de Reutlingen (Alemania) – lo que equivale a tres millones de unidades al día. “Bosch es el único proveedor mundial que fabrica diversos tipos de sensores para numerosas aplicaciones diferentes.

1-CC-16107

En total, Bosch cuenta con más de 1.000 patentes registradas y solicitadas en el campo de la tecnología MEMS, lo que nos asegura mantenernos a la cabeza de nuestra capacidad de innovación", asegura Klaus Meder, presidente de la división Automotive Electronics de Bosch.

Tendencias tecnológicas: más inteligentes y más magnitudes medidas

Los sensores MEMS pueden medir cada vez más magnitudes: a principios de 2014, Bosch Sensortec dio a conocer al mercado una primicia mundial en el campo de la tecnología de sensores: La unidad de sensor integrado BME280 que combina las funciones de un sensor de presión del aire, de humedad y de temperatura en una sola carcasa.

El nuevo sensor, que ha sido diseñado específicamente para aplicaciones en el campo de la vigilancia medioambiental, la navegación “indoor”, los “Smart homes”, las estaciones meteorológicas personalizadas y en los deportes y el fitness, es capaz de determinar el grado de humedad en tan sólo un segundo, convirtiéndose en el dispositivo con el tiempo de respuesta más rápido de la industria. Además, ofrece una precisión muy alta en la medición de la temperatura ambiente y, todo ello, con un consumo muy bajo de energía.

Sensores micromecánicos Bosch: lo pequeño es hermoso.

Además, Bosch está haciendo que los sensores sean también cada vez más inteligentes. Actualmente, está a punto de entrar en fase de producción un sensor capaz de medir no sólo la aceleración, la velocidad de giro y el campo magnético, sino que también incorpora un microprocesador para la evaluación de la señal.

Tecnología clave para el “internet de las cosas”

La introducción de sensores MEMS en la electrónica del automóvil en las décadas de los 80 y 90 marcó el comienzo de su creciente popularidad. El uso masivo de los teléfonos inteligentes desde el comienzo del siglo XXI amplió su presencia en los mercados. Y, ahora, el “internet de las cosas y de los servicios” está marcando su tercera oleada de popularidad. 

Sensores, procesadores de señales, baterías y transmisores están reduciendo su tamaño y mejorando su eficiencia energética y coste hasta el punto de que pueden ser utilizados por miles de millones de unidades en la industria. Incluso, en las mismas redes inalámbricas están disponibles en casi todas partes.

Con todo ello, los diminutos MEMS se están convirtiendo en la tecnología clave para la interconexión de las cosas a través de Internet. Para ello, los MEMS deben estar equipados con un chip de radio, una batería y un software inteligente ya que sólo los datos relevantes deberán ser transmitidos por Internet. Sin embargo, este procesamiento de información local requiere unos conocimientos técnicos y una experiencia en los diferentes sistemas, que Bosch conoce de una manera especial. 

1-AE-20856-e

En 2013, Bosch lanzó un sensor de puerta que informa al propietario de la casa, en su propio smartphone, sobre movimientos sospechosos alrededor de la vivienda. En el futuro, las ventanas serán capaces de controlar la calefacción o el sistema de alarma a través de sensores no intrusivos, y habrá pulseras con sensores capaces de pedir ayuda automáticamente si su portador sufre una caída. La tecnología de sensores con capacidad para conectarse en red estará presente no sólo en los smartphones, sino en todo los dispositivos considerados "inteligentes".

El “internet de las cosas y de los servicios” ofrece un alto potencial de negocio

Una de las claves del futuro crecimiento de las ventas de Bosch se centra en los productos y servicios con capacidad de interconexión. La atención se centra ahora en el desarrollo de sensores y actuadores interconectados.

Los actuadores convierten las señales eléctricas de los sensores o unidades de control en una acción física concreta, como, por ejemplo, la conmutación automática de encendido y apagado del alumbrado o de apertura y cierre de una válvula.

Las actividades comerciales se dirigen inicialmente hacia sensores para aplicaciones concretas en el hogar dentro de una red inteligente (domótica), así como en el tráfico, la logística y el transporte – ya que en el futuro, los envíos de mercancías críticas podrán transmitir datos sobre inusuales cambios de estado directamente a los centros logísticos.

Conversaciones: