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De todas las preocupaciones de diseño para los dispositivos de IoT, el consumo de energía es el que predomina. Las optimizaciones en el consumo de energía pueden provenir de una variedad de fuentes: las unidades de procesamiento integradas, los módulos de RF o los sensores. TDK Corporation está abordando específicamente el problema del consumo de energía del sensor con su versión más reciente: un sensor de presión de bajo consumo de energía basado en una tecnología MEMS capacitiva patentada.

Ejemplo de sensor de presión piezorresistivo. Imagen utilizada por cortesía de AVNET

Luego, estas resistencias se colocan en una configuración de tipo divisor de voltaje y se prueban con un voltaje de excitación. La tensión de salida medida varía directamente con los valores de la resistencia, lo que permite medir electrónicamente la presión aplicada.

Sensores MEMS capacitivos

Los sensores de presión MEMS capacitivos aprovechan las propiedades de los capacitores de placas paralelas para medir las presiones atmosféricas. Estos sensores se basan en el hecho de que la capacitancia de un capacitor de placas paralelas es una función del espacio entre las placas.
Para aprovechar esta característica, este tipo de sensor de presión consta de una capa conductora depositada sobre un diafragma, que crea un condensador entre la capa conductora y otro electrodo. La presión atmosférica provocará una deformación en el diafragma, disminuyendo el espacio entre las placas paralelas y aumentando la capacitancia (y viceversa).

Sección transversal del sensor capacitivo MEMS. Imagen utilizada por cortesía de AVNET

Si bien el cambio en la capacitancia puede ser del orden de picofaradios, aún se puede medir mediante múltiples técnicas. Una forma en que se puede medir este cambio en la capacitancia es con un circuito RC sintonizado, donde la capacitancia variable será detectable por la respuesta de frecuencia del circuito. Otro método puede medir el tiempo que tarda el condensador en cargarse directamente desde una fuente de corriente conocida.

Un nuevo sensor de presión barométrica MEMS

En términos generales, la solución MEMS capacitiva tiende a ser una solución de potencia mucho menor que las soluciones piezorresistivas. Con esto en mente, TDK lanzó su sensor de presión más nuevo para IoT basado en la misma tecnología.
Según la hoja de datos, el sensor, denominado ICP-10125, está clasificado para funcionar en un rango VDD de -0,3 V – 2,16 V y consume una corriente máxima de 10,4 μA en modo de ruido ultrabajo. Esto se traduce en un consumo de energía de ~ 25 μW en el peor de los casos, lo que lo hace adecuado para IoT de bajo consumo.

Circuito de aplicación típico que utiliza el ICP-10125. Imagen utilizada por cortesía de TDK

Junto con la baja potencia, el nuevo sensor ofrece otras características que incluyen ser resistente al agua hasta 10 ATM, un coeficiente de temperatura de ± 0,5 Pa / ° C y un ruido de presión de 0,4 Pa, que TDK afirma que es el más bajo del mercado.

Baja potencia para IoT

Para los dispositivos de IoT, la baja potencia es posiblemente la preocupación de diseño más importante para los ingenieros eléctricos, y los nuevos sensores de baja potencia como el ICP-10125 de TDK pueden ser un paso en la dirección correcta. Con sus características a prueba de agua, el sensor de TDK se comercializa en los mercados de fitness, relojes inteligentes y dispositivos portátiles.