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Von der Tierwelt lernen: Die Sensoren CH101 und CH201 arbeiten nach einem biologisch inspirierten Sonarprinzip.

Bild: Glyn; Adobe Stock, Andrea Izzotti

3D-Sensorik Erste MEMS-Ultraschallsensoren im mm-Format

22.02.2021

Mit CH101 und CH201 hat ein Elektronikhersteller zwei MEMS-Ultraschall-Time-of-Flight-Sensoren entwickelt, die sich an tierischen Vorbildern orientieren. Bei den beiden Modellen soll es sich um die bisher einzigen MEMS-basierten Sonare auf einem Chip in mm-Größe handeln.

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TDK Chirp Microsystems hat eine 3D-Sensortechnologie entwickelt, die auf einem Sonarprinzip aus der Tierwelt beruht und es mit Time-of-Flight-Technologie verknüpft. Die Sensoren CH101 und CH201 sind im 3,5 mm x 3,5 mm x 1,26 mm großen Acht-Pin-LGA-Gehäusen ausgeführt und vereinen einen MEMS-PMUT (Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer) mit einem DSP-ASIC.

Beide Modelle verfügen über mehrere Funktionen und Algorithmen zur Verarbeitung von Ultraschallsignalen. Umsetzen lassen sich mit ihnen Entfernungsmessungen, Anwesenheits- und Näherungssensorik, Objekterkennung und -vermeidung sowie Positionsbestimmung.

Reichweiten und weitere Eigenschaften

Die Reichweite der Ultraschallsensoren liegt bei 4 bis 5 m. Der CH101 soll sehr genaue Entfernungsmessungen zu Zielen bis 1,2 m liefern und verbraucht dabei 12 bis 50 µA bei einer Genauigkeit von 1 mm RMS @ 30 cm.

Der CH201 hingegen eignet sich für Entfernungsmessungen bis 5 m bei 14 bis 247 µA Stromverbrauch. Seine Genauigkeit liegt bei 0,2 mm RMS @ 1 m.

Beide Sensoren arbeiten im Temperaturbereich von -40 bis 85 °C und verfügen über eine I2C-Schnittstelle. Die Versorgungsspannung liegt bei 1,8 V (1,62 V bis 1,98 V). Ein einziger Sensor kann dabei schon raumgreifende Messungen unterstützen, da er Objekte in einem Sichtfeld von bis zu 180 Grad erkennt.

Geeignet für Social Distancing und Industrie

Die Sensoren erfassen laut Hersteller Ziele beliebiger Beschaffenheit bei allen Lichtverhältnissen. Dazu sollen auch transparente und durchsichtige Gegenstände wie Glas zählen.

Ebenso können die Sonare erkennen, welche Farbe ein Ziel hat oder ob es transparent ist. Damit eignen sie sich beispielsweise für Hindernisvermeidung, Anwesenheitserkennung, Robotik, Sicherheit und Überwachung, AR/VR, Drohnen, Flüssigkeitsstanderfassung, Smart Home, Gebäude und allgemeine IoT-Anwendungen.

Das Sichtfeld der Sensoren (FOV) ist individuell anpassbar und ermöglicht gleichzeitige Entfernungsmessungen zu mehreren Objekten innerhalb des FOV. Diese Anpassungen lassen sich mit Akustik-Gehäuseoptionen realisieren. Zu beiden Ultraschall-Sensoren stehen Starterkits für den schnellen Einstieg zur Verfügung.

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