سنسور‌های مِمز؛ تکنولوژی‌ای که دنیا را به حرکت درآورد

برترین ها - ترجمه از محمد کاملان: گوشی‌های هوشمند امروزی به راحتی موقعیت افقی و عمودی نگه‌داشتن را تشخیص می‌دهند و به‌صورت خودکار محتوای صفحه‌نمایش را در جهتی که گوشی نگه‌ داشته شده است می‌چرخد. بیشتر خودروهای مدرن نیز به کیسه‌هوا مجهز هستند که در صورت برخورد باد می‌شود.

فعال شدن قابلیت چرخش خودکار محتوای صفحه‌نمایش گوشی یا کیسه‌هوای تعبیه شده در خودرو در حین تصادف به لطف سنسورهایی ممز (MEMs) صورت می‌گیرد. داستان ساخت سنسورهای ممز در نوع خود جالب توجه است. به همین دلیل در ادامه با هم خواهیم دید سنسورهای ممز در مسیر تکامل خود چه راهی را طی کرده‌اند.

سنسورهای ممز امروزه در بیشتر تجهیزات الکترونیک حضور دارند اما داستان شکل‌گیری این سنسورها به دوران قبل از رواج تجهیزات الکترونیک باز می‌گردد. دقیقاً‌ در بهار سال ۱۹۲۳ بود که شرکت آلمانی بوش یک زنگ را ابداع کرد که به راننده خودرو در صورت کاهش فشار باد لاستیک هشدار می‌داد. طراحی این زنگ بسیار ساده‌ و زیرکانه بود. این زنگ‌ بر روی قسمت داخلی رینگ‌ خودرو نصب می‌شد و در صورت کاهشِ فشارِ بادِ لاستیک این زنگ با زمین اتصال برقرار می‌کرد، به این ترتیب در هربار چرخش لاستیک، زنگ به زمین می‌خورد و صدا ایجاد می‌شد تا از این طریق راننده در جریان افت فشار باد لاستیک قرار بگیرد. فرآیندی که به آن اشاره کردیم نمونه اولین سیستم کنترل فشار باد لاستیک خودرو است که این روزها پیشرفت زیادی کرده.

کار بوش با سازوکاری که ابداع کرده بود تمام نشد و به همراه پیشرفت تکنولوژی شاهد تولید سنسورهای مکانیکی تشخیص فشار از جانب بوش بودیم. این سنسورها که در سیستم تزریق سوخت خودرو تعبیه شده بود در اواخر دهه ۱۹۶۰ میلادی راهی بازار شد، یک دهه بعد نیز شاهد تولید سنسورهایی برای سیستم جلوگیری از آلودگی‌هوا در خودروها بودیم. تا آن زمان این سازوکار پیچیدگی خاصی نداشت اما به لطف حضور فناوری‌های جدید سنسورهای مکانیکی در سال ۱۹۸۷ جای خود را به سنسورهای جدید و پیشرفته‌تری دادند.

در آن زمان تمامی سازندگان خودرو به دنبال استفاده بیشتر تجهیزات الکترونیک در خودروها بودند. دلیل این امر نیز کاملاً روشن بود چرا که تجهیزات الکترونیک راحتی و امنیت بیشتری را در خودروها به ارمغان می‌آورد، از طرف دیگر قوانین جلوگیری از آلودگی‌هوا نیز خودروسازان را به سمت استفاده از تجهیزات الکترونیک بیشتر در خودروها سوق می‌داد. این امر باعث شد تا یک بار دیگر شرکت بوش برای ساخت سنسورهای جدید در خودروها وارد عمل شود.

خوشبختانه تلاش‌های بوش نتیجه داد و اولین موج سامانه‌های میکرو الکترومکانیکی که این روزها به اختصار به آن‌ها سنسورهای ممز (MEMS)، می‌گوییم در سال ۱۹۹۵ به تولید انبوه رسید. این سنسورها نسبت به سنسورهای ممز که امروزه شاهد آن‌ها هستیم ابعاد بسیار بزرگ‌تری داشت و همان‌گونه که انتظار می‌رفت بیشتر در صنعت خودروسازی برای موارد امنیت و راحتی خودرو به کار گرفته شدند. مدتی بعد سنسورهای ممز نقش اساسی در نرم‌افزارهای مدیریت موتور خودرو ایفا کردند، کمی بعد نیز شاهد حضور این سنسورها برای کمک‌رسانی در سیستم‌های انتقال نیروی خودرو به چرخ‌‌ها بودیم، بعدها سنسورهای ممز در ترمزهای ABS و کنترل پایداری الکترونیکی خودرو (electronic stability control) نیز به خدمت گرفته شدند.

همان‌گونه که در بالا هم اشاره کردیم سنسورهای ممز نقش کلیدی در فعال شدن کیسه‌هوای خودرو در حین تصادف بر عهده دارند، این سنسورها هستند که به کامپیوتر داخل خودرو برای فعال شدن کیسه هوا در حین تصادف دستور صادر می‌کنند. سنسورهای ممز ابعاد و ضخامت بسیار کوچکی دارند، این امر باعث شد تا صنعت خودروسازی از این سنسورها استفاده‌ بسیاری ببرد.

حضور بیشتر این سنسورها در قسمت‌های مختلف خودرو، تولید بیشتر سنسورهای ممز را به دنبال داشت و در دهه ۹۰ میلادی شاهد پیشرفته‌تر شدن سنسورهای ممز و همچنین کوچک‌تر شدن آن‌ها بودیم. این امر باعث شده تا مهندسین خوش‌ذوق و خلاق به فکر تعبیه کردن این سنسورها در سایر تجهیزات الکترونیکی بیافتند. افزایش تمایل مردم برای استفاده از تجهیزات الکترونیک نیز باعث شد تا طیف وسیعی از دستگاه‌های الکترونیکی مختلف به منازل و محل‌های کار راه پیدا کنند.

در نتیجه تمامی این موارد دست‌به‌دست هم دادند تا موج دوم سنسورهای مرمز را در اواخر سال ۲۰۰۰ میلادی شاهد باشیم. در آن زمان نه‌تنها سنسورهای ممز حضور بیشتری در قسمت‌های مختلف خودرو پیدا کردند بلکه شاهد تعبیه شدن این سنسورها در تجهیزات مختلف الکترونیکی نیز بودیم. همان‌گونه که در ابتدا اشاره کردیم در بین این تجهیزات بیشتر از همه گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها میزبان سنسورهای ممز شدند. به لطف سنسورهای ممز است که اپلیکیشن‌های مسیریابی می‌توانند اطلاعات بسیار دقیقی را در گوشی‌های هوشمند ارائه دهند.

پهپادها، تجهیزات پیشرفته الکترونیکی که در جلوه‌های ویژه‌ سینمایی به کار می‌رود، دستکش‌ هدست‌های واقعیت‌مجازی و بسیاری دیگر از تجهیزات الکترونیکی امروزی از سنسورهای ممز بهره گرفته‌اند. بوش همچنان به ساخت سنسورهای ممز ادامه می‌دهد و با توجه به گسترش دامنه تجهیزات الکترونیک تولید این سنسورها نسبت به گذشته افزایش داشته است. جالب است بدانید در حال حاضر ۷۵ دردصد از سنسورهای ممز تولید شده توسط بوش در تجهیزات الکترونیک مصرفی استفاده می‌شوند.

در این بین با توجه سرعت گرفتن فناوری‌های جدید انتظار می‌رود تا در آینده‌ای نزدیک شاهد موج جدیدی از این سنسورها نیز باشیم. موج فعلی سنسورهای ممز در اواسط دهه ۲۰۱۰ میلادی شکل گرفت. در آن زمان این سنسورها نسبت به گذشته باز هم کوچک‌تر شدند و امکانات بیشتری را شاهد بودند، این امر باعث شد تا سنسورهای ممز راه خود را به تجهیزات الکترونیک به‌خدمت گرفته شده در بستر اینترنت اشیا نیز باز کنند. سنسورهای ممز جایگاه اصلی خود را فراموش نکرد‌ه‌اند و همچنان در صنعت خودروسازی استفاده می‌شوند، انتظار می‌رود در آینده نیز شاهد تعبیه شدن بیشتر این سنسورها در قسمت‌های مختلف خودرو‌های هوشمند آینده باشیم.

در حال حاضر سنسورهای ممز در خودروهای خودروان برای مسیریابی ماهواره‌ای و جمع‌آوری اطلاعات مسیر حرکت خودرو استفاده می‌شوند. به لطف این سنسورها، سیستم کنترل خودروهای خودران همیشه در جریان مکان حضور خودرو و حرکت آن قرار دارد، این سیستم با جمع‌آوری این اطلاعات می‌تواند دستورات لازم را به خودرو برای حرکت و انتخاب مسیر صادر کند.

بوش در حال حاضر روزانه چیزی معادل ۴.۵ میلیون سنسور ممز تولید می‌کند و با توجه به پیشرفت‌های فناوری انتظار می‌رود در سال‌های آینده نیاز به این سنسورها از این مقدار نیز بیشتر شود. با در نظر گرفتن این موارد می‌توان گفت سنسورهای ممز توانسته‌اند راه خود را در دهه‌های متمادی باز کنند و امروزه در دفتر کار، منزل و سایر قسمت‌های زندگی شاهد تجهیزاتی هستیم که سرویس‌های زیادی را به لطف سنسورهای ممز در اختیار کاربران قرار می‌دهند.