Sensorteknologi:

Berøringssensoren Tactaxis fra Melexis har innebygde magnetometere som registrerer trykk og retning.
Berøringssensoren Tactaxis fra Melexis har innebygde magnetometere som registrerer trykk og retning.

Innovasjon i Swatch-land

Belgiske Melexis har vokst frem som en viktig europeisk aktør innen sensorteknologi. Da de skulle etablere sin nye innovasjonslab, valgte de Neuchatel i Sveits, også kjent som sentrum for urmakerindustrien i landet.

Publisert

Den lille byen ved foten av Jura-fjellene er også et sentrum for elektronikk- og IKT-industrien, og huser blant annet det sveitsiske senteret for elektronikk og mikroteknologi, CSEM, som naturlig nok er en viktig samarbeidspartner for Melexis.

Innovasjonssenter

Selskapet har invitert oss hit for å vise oss litt av det som foregår i selskapets «tankesmie», som ble etablert i all stillhet i fjor. – Her i Neuchatel driver vi utstrakt forskning og utvikling (FoU) for å utvikle neste generasjons sensor-ICer, men også mer eksperimentell innovasjon for å utforske nye teknologier og anvendelser, forteller CEO i Melexis, Marc Biron. – Innovasjon innebærer alltid en viss risiko fra lab til marked. Derfor legger vi ned et grundig forarbeid før vi introduserer et nytt produkt, legger han til.

Théo Le Signor demonstrerer hvordan en robot med den «myke» berøringssensoren Tactaxis kan løfte opp en myk flaske og sortere den etter vekt.
Théo Le Signor demonstrerer hvordan en robot med den «myke» berøringssensoren Tactaxis kan løfte opp en myk flaske og sortere den etter vekt.

Vil utvide markedsspekteret

Melexis er blitt en etablert leverandør av integrerte sensorhalvledere, som lanserer 15-20 produkter og vokser 10-15 % hvert år. Omlag 90 % av alt de leverer går til bilmarkedet, og den intensive satsingen på FoU signaliserer også et ønske om å øke leveransene til andre markeder, slik vi forstår Biron. – Vi er godt kjent med bilmarkedet. Men vi skal også forske på teknologi som ligger utenfor «det kjente», sier han.

Magnetsensorer

Magneter og feltstørrelser

Vanlige småmagneter som vi benytter på kjøleskap o.l. kan ha magnetfelt på noen millitesla (mT). En kompassnål er på kanskje 100 uT, mens det som kalles «urban støy» ligger rundt 1 uT.

Den største magneten som er i bruk i dag (innen kjernekraft) er på hele 13 T. Det er i teorien nok til å løfte et passasjerfly.

I den andre enden har vi det som foregår i hodet vårt – nevral aktivitet ligger gjerne rundt 1 pT (picotesla).

Fokuset til Melexis ligger på magnetisk sensorteknologi, dvs. å kunne måle magnetfelt og omgjøre til digital måleteknikk. – Det kan ligge mye informasjon i et magnetfelt, fortsetter Biron. – Det som er interessant, er at vi kan modulere dette feltet og hente ut verdier om vinkel mellom mekaniske deler, strøm i ledere, nord-retning og mye mer, fremholder han. Magnetiske sensorer er «alle steder» og utgjør et verdensmarked på 10 milliarder USD årlig. I en bil fins det dusinvis, som måler alt fra pedalposisjon til ventiltilstand. Hall-effekt er den dominerende teknologien (rundt 80 % av markedet).

Ettermiddagsprosjekter

– Vi har definert 6 hovedtrender som forskerne skal fokusere på. I tillegg går det også noen «ettermiddagsprosjekter» som gjerne kan være litt på siden, humrer han. – Det er viktig å ha et åpent sinn.

Måler i flere retninger

Melexis har solgt over 1 milliard 3-akse magnetsensorer i tidens løp. – Det vi gjør er å måle magnetisk felt i tre dimensjoner. Samtidig prøver vi å bevege oss bort fra tradisjonelle, «enkle» sensorer og tilby mer avansert signalbehandling og «ferdige» løsninger, samtidig som vi ønsker å måle flere størrelser, som trykk, dreiemoment osv. Tidligere solgte vi bare silisium. Nå kan vi tilby merverdi, sier innovasjonssjef Gael Close.

Roboter med fingerfølelse

Ett eksempel på spennende innovasjon er prosjektet som går under navnet Tactaxis – en taktil trykksensor som kan gi roboter/koboter «følelse». – Hvorfor trenger roboter mer berøringssans, kan du spørre. Men eksperimenter med mennesker uten følelse i fingrene viser at de vil miste et objekt som de prøver å flytte. Det samme gjelder roboter, forklarer sensoringeniør Théo Le Signor.

«Myk» sensor

– Dagens sensorer er ikke myke nok til å tilpasse seg et objekt som kanskje endrer form ved kontakt, de er klumpete og vanskelig å integrere i en finger, og prisen er avskrekkende (over 1000 euro), fremholder han. Melexis-teamet har utviklet en sensor bestående av multipiksel magnetometer pluss en elastisk topp av polymermateriale med en magnetisk sensor inni. Hvis du trykker på denne toppen i forskjellige retninger, vil sensoren detektere dette, og hvordan kraften fordeler seg. Ifølge Le Signor kan sensoren masseproduseres ganske rimelig, og det forskes nå på å sette den i matriser for implementering i «myk hud».

Veien til en rimeligere posisjonssensor

Christian Schott (nærmest) og Bruno Bajon demonstrerer den nye rotasjonsposisjonssensoren de utvikler. Den vil åpne for nye og rimeligere implementeringer. – I tillegg vil komponentene inneholde masse verdiøkende funksjoner, i form av signalanalyse og algoritmer, sier Schott.
Christian Schott (nærmest) og Bruno Bajon demonstrerer den nye rotasjonsposisjonssensoren de utvikler. Den vil åpne for nye og rimeligere implementeringer. – I tillegg vil komponentene inneholde masse verdiøkende funksjoner, i form av signalanalyse og algoritmer, sier Schott.

Magnetiske posisjonssensorer er min lidenskap, innrømmer prosess- og testarkitekt Christian Schott.

Han og kollega Bruno Bajon har blant annet jobbet med en ny rotasjonsposisjonssensor i mellomskiktet. Tradisjonelle, rimelige sensorer kommer typisk med 10 bit oppløsning og 0,3 grader nøyaktighet. Mer krevende kunder vil ha 16 bit, mange magnetiske poler og 0,005 grader nøyaktighet – men det koster, og er komplisert å implementere.

Arcminaxis posisjonssensor og multisporingsmagnetometer.
Arcminaxis posisjonssensor og multisporingsmagnetometer.

– Vi ville finne noe imellom, sier Schott. Nå har de kommet frem til en løsning med 13 bit oppløsning og 0,04 grader nøyaktighet. – Oppgaven anses som løst, ler han. – Dessuten, den dyre løsningen måler bare i én retning. Vår løsning måler felt i flere retninger, og er egnet i mange anvendelser i mellomskiktet, f.eks. koboter, som gjerne har 6 roterende ledd, kodere for børsteløse DC-motorer der man ønsker å vite hvor rotor er posisjonert, osv. Alternativene – både optiske og magnetiske – er dyre og klumpete, understreker han.

I tillegg vil disse komponentene være mer robust under montasje, og de tåler større luftgap i bruk – hvilket betyr at de bl.a. kan brukes i sprøytestøpte plastdeler. Nedsiden er at komponentene fortsatt er på labnivå, og skal modnes gjennom året. – Det vil nok ta 2-3 år før en eventuell produktlansering, medgir Schott.

Powered by Labrador CMS