Sensores Impreso/Flexibles: nuevos componentes para el diseñador

Varios sensores Impreso/Flexibles (P/F sensors) están disponibles actualmente. Estos dispositivos abren nuevas oportunidades en aplicaciones, procesos de fabricación y tecnologías para llevar encima y en el Internet de las Cosas (IoT, por su siglas en inglés).

Cada vez son mas proliferantes las aplicaciones en la ropa y en el Internet de las Cosas (IoT), por ello los proveedores potenciales están interesados en  el desarrollo de sensores Impreso/Flexibles (P/F sensors) que puedan cumplir con los requisitos de estas aplicaciones en formas únicas.

Crecimiento exponencial del uso de sensores Impreso/Flexibles

En consecuencia, Lux Research espera que el mercado para los sensores Impreso/Flexibles (P/F sensors) pueda crecer de $ 17 millones en 2014 a aproximadamente $ 400 millones para el 2024, una tasa de crecimiento anual del 35%.

Roger Grace Associates cree que este crecimiento no estará impulsado por un impulso tecnológico, sino por la demanda del mercado de muchas aplicaciones importantes en los deportes, dispositivos portátiles médicos de bienestar, etc. Estas aplicaciones explotar varias características inherentes de los sensores Impreso/Flexibles, tales como:

  • Tamaño pequeño / perfil bajo
  • Bajo coste de fabricación basado en el procesamiento por lotes existente, con la capacidad de escalar a ultra alto volumen, rollo a rollo (R-2-R) de fabricación
  • Rendimiento mejorado sobre las soluciones discretas en 3-D, debido al tamaño y la geometría
  • Uniformidad de dispositivo a dispositivo
  • Capacidad para ajustarse a las superficies a las que están unidos
  • Gastos de capital más bajos para la fabricación
  • Facilidad de integración con otras funciones en el mismo o en capas portadoras

Mientras que varias de estas características son compartidas por sistemas microelectromecánicos existentes (MEMS), estos no son flexibles, no pueden ser fabricados en un proceso-R R-2 (por lotes solamente), y pueden requerir inversiones de capital significativas (a menos que por supuesto uno utiliza una fundición de silicio para el procesamiento de obleas).

actualmente las siguientes empresas han fabricado sensores Impreso/Flexibles : Interlink Electronics, PST Sensores, Spec Sensores, y Brewer Ciencia. Eeste grupo ofrece una oferta sólida de este tipos de sensores en la actualidad.

Detección de fuerza y de desplazamiento con los sensores Impreso/Flexibles

Los sensores Impreso/Flexibles (P/F sensors) empezaron a comercializarse en 1985, con la introducción de Interlink Electronics de la tecnología Force Sensing Resistor (FSR). Interlink Electronics fue quien primero comercializó con éxito sensores Impreso/Flexibles.

En 1985, cuando se fundó la empresa, comenzó a desarrollar su tecnología patentada FSR, que sigue siendo una parte clave de su línea de productos de sensores de par en par. Interlink se ha movido de su posición original como proveedor de sensores a un “proveedor de soluciones humano-máquina”. La compañía ha sido capaz de satisfacer con éxito los requisitos de aplicación del cliente proporcionando sensores y microcontroladores discretos con algoritmos patentados, específicos de la aplicación como parte de su solución.

La  tecnología FSR de Interlink consiste en un polímero, PET, o sustrato de plástico con su primera capa funcional, basada en el circuito conducción-carbono-base que sirve como sensor. Una red electrónica está impresa en la parte inferior de la capa funcional siguiente, que también sirve como el encapsulante de la pila.

El Versa Pad es un excelente ejemplo del  tipo de solución de los sistemas de Interlink, que resuelven los requisitos de aplicación del cliente al tiempo que añade valor a su oferta de productos. Este dispositivo touch pad utiliza sensores FSR junto con microprocesadores discretos que se ejecutan algoritmos propios para ofrecer fusión de sensores. Las aplicaciones incluyen ratón y touchpad apuntando, dispositivos de consumo de mano, y soluciones humano-máquina (HMI), así como la captura de datos analógica para máquinas.

Interlink proporciona una almohadilla basada en FSR montada en el asiento del copiloto de un automóvil. La almohadilla se utilizó para determinar la ubicación del pasajero en el asiento para permitir el despliegue “inteligente” de el air-bag. Hoy en día, Interlink entrega sensores táctiles sensibles a la presión para el control del panel de navegación de vehículos y control de la entrada de la puerta. Albert Lu, director de tecnología de Interlink, señala que: “Nuestros sensores sensibles al tacto de automoción son únicos, ya que pueden trabajar en condiciones difíciles, como cuando los usuarios tienen dedos húmedos o están usando guantes “.

Detección de temperatura y humedad con sensores Impreso/Flexibles

Margit Harting y David Britton co-fundadores de PST Sensors. Su trabajo en los sensores Impreso/Flexibles se inició en 2010, la compañía fue fundada poco después, y su primer termistor se introdujo en la primavera de 2011. En septiembre de 2014, PST Sensores se trasladó a sus instalaciones independientes en los que siguen el desarrollo de aplicaciones y la producción de sensores Impreso/Flexibles de temperatura. Estos sensores se componen de semiconductores de silicio y plata que se aplican a sustratos de papel y plástico (PET y otras películas de polímero) utilizando un proceso de impresión de pantalla de seda.

Según Britton, “Nuestros sensores de temperatura Impreso/Flexibles tienen una respuesta conocida a la temperatura. Se obtienen mejores resultados que con los componentes discretos debido a su baja masa térmica, y el contacto térmico es mejor, tiene un tiempo de respuesta más rápido, de menos de un segundo, en comparación con los 5 a 10 para termistores discretos. Además, dado que nuestra tecnología es escalable, podemos crear fácilmente de gran superficie de sensores delgados, lo que permite una mayor sensibilidad que los componentes discretos. El factor de forma variable, con capacidad de integrarse con cualquier otra tecnología de la electrónica, y un rango de temperatura amplio, de -267 °C a 100 °C, los pone a disposición de una amplia gama de aplicaciones. “

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Una aplicación importante está en la Smart Label. Las aplicaciones incluyen la medición de las condiciones térmicas de los productos farmacéuticos en tránsito, y la validación frescura y determinación de deterioro.

Brewer Science es un nuevo participante en el mundo de los sensores Impreso/Flexibles, aprovechando sus 30 años de experiencia en materiales especiales para la industria de semiconductores para desarrollar un sensor de temperatura y humedad completamente integrado. Empleando la patentadae tinta SWCNT acuosa de Brewer Science, altamente purificada, la electrónica de grado, el sensor es capaz de proporcionar en tiempo real la medición simultánea de la temperatura y la rápidamente fluctuante humedad en el ambiente circundante. Su capacidad de detección de ultra alta velocidad lo posiciona entre los sensores más rápidos de su clase en el mundo: detecta dentro de los 10 ms, que es lo suficientemente rápido como para leer las fluctuaciones en la humedad debido a alguien que habla

También se puede destacar el trabajo con sensores de gas impresos.

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Sensor sin flexión para la detección de gas electroquímico

 

Este post se publicó en electronicproducts.

 

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