Intégration de MEMS dans des systèmes Inertiels embarqués€¦ · Aerospace Cluster, 8 juillet 2010 Intégration de MEMS dans des systèmes Inertiels embarqués Intervenants :

Aerospace Cluster, 8 juillet 2010

Intégration de MEMS dans des systèmes Inertiels embarqués

Intervenants : Louis Goyet (Directeur Technique)David Balmain (Business Development Manager)

12/07/2010

Aerospace Cluster , 8 juillet 2010

© [SENSOREX]. Confidential.

Sommaire

Présentation de la Ste SensorexType de MEMs intégrés par SensorexPrésentation gamme capteur MEMS de SensorexCapteurs embarqués (Aerospace) à base de MEMSComment améliorer les performances (Concept REDS)Intégration des MEMs, avantages – inconvénients

12/07/2010



Provides high technology products and systems for t he aerospace,defence and other specific markets, including: medi cal, industrial, energy, test and automotive

60 years experience in extreme environment engineer ing

Annual Sales Group : 1 163 000 K£ (approx. $1.8B) in 2008

Total Employees: 8000 across 38 operating companies

Sensorex. Proprietary.4 March 2009

Overview

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Présentation de la ste Sensorex

Quelques données

Filiale du Groupe MeggittDivision Meggitt Sensing SystemSensorex Archamps (Porte de Genève)145 PersonnesCA : 15 M€20 Personnes en R&DConception - Industrialisation – Production

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Produits

Fabricant de Capteurs et Electronique - Microelectroni que

LVDT & RVDT

Inclinomètres

Accéléromètres

Gyromètres

Systèmes Inertiels

Electronique

Hybride Couche épaisse

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MarchésConcepteur de solutions OEM pour environment sévère à base de MEMS COTS

Aeronautique

Spatial

Militaire

Ferroviaire

Industrie de Pointe

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MEMS Intégrés par Sensorex

Accéléromètres à Structure Silicium (détection capacitive)

Gyromètres à Structure Vibrante (Effet Coriolis, détection capacitive ou inductive)

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Politique Fournisseur de MEMs

Choix de partenaires – fournisseurs Européen pour limiter les contraintes Export Control. Définition stratégie long terme, (LTA, Maitrise Obsolescence, Change of design).

MEMS

MEMS

MEMS

FOG

MEMS

MEMS

Servo-accel.

Gyromètres Accéléromètres

Cout Cout

Précision

MEMS

50 € 300 € 1500 € 50 € 150 € 400 € 1500 €

Précision

0.001°/S10-6

10-4

10-2

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Intégration de MEMS = Moyens conséquents de mise en oeuvre

Ligne d’assemblage de Carte PCB avec report de composantMoyens de tests Electrique et DéverminageMoyens spécifiques pour la calibration et étalonnage- Banc Inclinomètre- Banc Gyromètre Multi-axes- Pot Vibrant L’ensemble des moyens est doté d’enceinte climatique pour la compensation des capteurs- Outils de reprise mécanique pour alignement des axes sensibles

Moyens de qualification dans les environnement spécifique client (Ex : Machine HALT&HASS)

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Capteurs Inertiels à base de MEMs(Solutions industrielles standards et OEM)

Inclinomètres 1 & 2 axes

Différents packagings (cubique, cylindrique, àaffichage, à seuils)

Sortie Analogique ou numérique RS 485.

Haute température d’utilisation : 125 °C option 175°C (Application Forage)

Solution OEM – Boitier Plastique

Applications : Surveillance ouvrage d’art, drilling, Contrôle horizontalité plate forme, contrôlede grue, système BTP & Agricole

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Accéléromètres 1 à 3 axes

Différents packagings (cubique, cylindrique),


Applications : Mesure sur ouvrages d’art, Boogies Monitoring, Contrôle Vibration faiblebande Passante ailes d’avions (essai en vol)

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Gyromètres 1 axe

Différents packagings (robuste, industriel)


Applications : Essais en vol, Essais routiers, stabilisation de plate forme de tir & guimbal, Gyro stabilisation de caméra,

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Unité de Mesure Inertielle (IMU) (SX 43040)

3 Gyromètres & 3 Accéléromètres

Sortie Analogique ou digital RS 485.

Fonction Auto-test

Entièrement compensée

Applications : Essais en vol, Essais routiers, stabilisation de plate forme de tir & guimbal, Gyro stabilisation de caméra,

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Capteurs Inertiels à base de MEMS (Solutions Embarquées OEM)

Bloc Gyrométrique 2 axes pour Ariane 5 (Vibration > 49.6 grms)

Bloc Gyrométrique pour Back up Control Modul ( DO 178 DAL A, DO 254, DO 160)

Bloc Accélérométrique pour controle dynamique du vol ( DO 178 DAL A, DO 254, DO 160), NH 90 – A 350

OEM IMU Pour Secondary Fligth Display (DO 178 Dal B) , Helicopter, Learjet 85

IMU for Fligth control , A 330 MRTT

Inclinomètre Etanche pour mesure angulaire 360°surAntenne sous marine

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Caractérisation du capteur (campagne de vieillissement et validation dereproductibilité des erreurs dans le temps) ,Développement d’algorithmes de Compensation des erreurs de Linéarité, Dérive de Biais & sensibilité en température, erreur d’axe, Réduction des effets d’erreur de rectification, de bruit sous vibration (filtrage, amortisseurs mécanique, adaptation de l’ Etendue de Mesure),

Développement Architecture Hardware & Software autour du MEMS pour combler ces « imperfections ».

Nouvelle fonctionnalité (Autotest, alarme…)

Comment améliorer les performances des capteurs MEMS

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Architecture REDS à base du concept HCN Hybride de Compensation Numérique

Microcontroler(Calibration, compensation,

BIST)

+5 V volt Ref

EEPROM

(Calibration data)

3 rates Sensors + T°

3 Accelerometers

Sensors + T°

SPI

Bus

+6 V power Supply

RS485 (Calibration factory)

Serial Data Output (BIST, Sensors data)

-0,25

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

-30 -20 -10 0 10 20 30

Erreur (mm) à 25°

Erreur (mm) à -40°

Erreur (mm) à 90°

Tolérance max (mm)

Tolérance min (mm)

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Réduction des temps de cycles de développement

Rupture des couts d’acquisition de fonctions capteurs inertiels sur systèmes embarqués secondaires.

Excellente tenue en environnement (Chocs, vibrations) pour solutions sévères de types Lanceurs ou Smart Munitions.

Durée de vie et MTBF élevés Très bonne stabilité de Biais sur Mems Haut de gamme.

Marché Capteurs de plus en plus mature.

Réduction des coûts de production (calibration en numérique)Minimisation de l’encombrement (système de plus en plus intégrés).

Avantages d’intégrer des MEMS dans les applications embarquées (Aerospace – Ferroviaire –Spatiale – Militaire)

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Pas de possibilité d’acheter des cellules spécifiques (logique COTS des fournisseurs)

Problème de certification pour les MEMS à base de Micro+soft dans le cadre de justification DO 178, SIL 4, SF1 & D0 254.)

Dépendance des fournisseurs et contrainte évolution produit (non acceptable sur un système embarqué)

Problèmes du comportement des gyromètres à structure vibrante dans un environnement vibratoire type D0 160 (erreur de rectification, Noise Density…, Fréq resonance élements sensible dans la Bande Passante du système).Performances qui restent à ce jour au deçà des technologies classiques (Gyromètre FOG, Servo Acceleromètre.)Positionnement entre OEM , Intégrateur et fabricant de cellule parfois difficile.

Inconvénients d’intégrer des MEMS dans les applications embarquées (Aerospace – Ferroviaire –Spatiale – Militaire)

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Louis Goyet David Balmain

Directeur Technique BDM inertiel

+33 (0)4 50 95 43 55 + 33 4 50 95 43 70

[email protected] [email protected]

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