Bosch Sensortec: MEMS-Beschleunigungssensor

Zunehmend kommen Beschleunigungssensoren auch in der Konsumelektronik zum Einsatz, etwa in Handys mit »Navi«. Ein neues MEMS-Bauteil kann in alle drei Raumrichtungen Beschleunigungen bis 0,00025 g bzw. Neigungsänderungen von 0,25° sicher detektieren.

Der dreiachsigen MEMS-Beschleunigungssensor »BMA180« von Bosch Sensortec ist vor allem für den Einsatz in Laptops und Handys gedacht.

Im 2-g-Messbereich beispielsweise kann das Bauteil mit seinem 3 mm x 3 mm x 0,9 mm großen LGA-Gehäuse mit 14 bit Messdynamik Beschleunigungen von 0,00025 g und Neigungsänderungen im Schwerefeld von 0,25° noch sicher detektieren. Mit dieser Empfindlichkeit sowie einer laut Hersteller sehr guten Linearität deckt der BMA180 das komplette Anwendungsspektrum für g-Sensoren ab – vom einfachen Schrittzähler in Pedometern bis zu Präzisionsanwendungen, etwa bei der GPS-Navigationsunterstützung und bei digitalen Wasserwaagen.

Die Massenproduktion ist bereits angelaufen. Der BMA180 lässt sich in vielfältiger Weise über den I2C- oder den 4-Draht-SPI-Bus programmieren. Der siebenstufige Messbereich kann zwischen 1 g und 16 g umgeschalten werden – auch während des Betriebs .

Innerhalb des 2-g-Bereichs beispielsweise liegen die Empfindlichkeitsschwankungen bei 1,5 % bei einer Temperaturdrift TCS (Temperature Coefficient of Sensitivity) von 0,01 %/K (zwischen - 40 °C und + 85 °C). Zur internen Signalkonditionierung verfügt der MEMS-Baustein über acht Tiefpassfilter sowie je einen Hochpass- und einen Bandpassfilter. Durch den integrierten automatischen Nullabgleich bleibt der verbleibende Zero-g-Offset unter 0,005 g. Die Temperaturdrift des Offsets (TCO) ist mit 0,0025 g/K spezifiziert.

Positiv bemerkbar macht sich dies bei allen Anwendungen, bei denen es zu größeren Temperaturschwankungen kommt: Ein mit BMA180 und einer elektromechanischen Nivellierung ausgestatteter Beamer beispielsweise, projiziert von zunehmender Erwärmung unbeeinflusst sein Bild stets unverkantet auf die Projektionsfläche.

Unabhängig von der Werkskalibrierung lassen sich Größen wie Empfindlichkeit, Offset sowie TCO und TSO auch nachträglich kalibrieren, um die Eigenschaften des Sensors in der jeweiligen Anwendung voll auszuschöpfen. Die Stromaufnahme bewegt sich im Betrieb von 605 μA bis 975 μA, im Sleep-Modus reduziert sich diese auf 0,5 μA. Zur Versorgung akzeptiert der BMA180 Spannungen zwischen 1,62 V und 3,6 V.