Los nuevos sensores MEMS aportan un mayor rango de variables medibles y aumento de la capacidad de cálculo

Bosch ofrece sensores para diferentes aplicaciones 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.

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 ha estado a la vanguardia de la tecnología MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) desde el principio y hoy es un pionero 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. 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.

Los sensores MEMS pueden medir cada vez más magnitudes: a principios de 2014, Bosch Sensortec dio a conocer al mercado una innovación 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.

Por otro lado, 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.

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. 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 todos los dispositivos considerados ‘inteligentes’.

Una de las claves del futuro crecimiento de las ventas de Bosch se centra en los productos y servicios con capacidad de interconexión. La compañía se considera en una buena posición de partida por sus conocimientos del hardware y su amplia experiencia tecnológica. Con el fin de aprovechar sus oportunidades de negocio en esta área, Bosch creó, a finales de 2013, la sociedad ‘Bosch connected devices and solutions GmbH’ que ofrece productos electrónicos compactos y ‘know-how’ en software para hacer que los dispositivos inteligentes y los objetos de muy diferentes campos de aplicación se puedan interconectar en la web. 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.

Los sensores MEMS 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.

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.