Najmniejszy kompas świata

Mobilne urządzenia internetowe i komórkowe, takie jak smartfony, mają obecnie wbudowany modułu śledzenia położenia oraz cyfrowe kompasy, żyroskopy i akcelerometry. Są one wykorzystywane w zaawansowanych usługach komórkowych i internetowych, tzw. location-based services pokazujących odległość, położenie i kierunek do najbliższej usługi, żądanej przez abonenta (restauracji, bankomatu czy kina).

Jak jednak twierdzą konstruktorzy z hiszpańskiej firmy technologicznej Baolab Microsystems, moduły te można by tak zminiaturyzować, że zmieściłyby się one np. w butach sportowych czy rakiecie tenisowej lub w najmniejszym odtwarzaczu mp3. Umożliwiłoby to opracowanie nowych usług dostępnych przez telefon komórkowy, np. indywidualnego planu treningowego dla każdego użytkownika.

Baolab opracował nowy kompas cyfrowy, który ma być pierwszym takim urządzeniem o dużym stopniu miniaturyzacji. W dotychczas budowanych kompasach cyfrowych koncentratory pola magnetycznego były instalowane już po wbudowaniu układu elektronicznego; działały one wykorzystując tzw. efekt Halla - mierzone były różnice w napięciu prądu przepływającego przez przewodnik spowodowane przez pole magnetyczne Ziemi.

Urządzenie opracowane przez Baolab zbudowane jest ze standardowych kości CMOS i działa wykorzystując siłę Lorentza. Działa ona na naładowaną cząstkę wpadającą z pewną prędkością do pola magnetycznego. Urządzenie określa wielkości pola magnetycznego przez pomiar siły przez nie wywołanej, działającej na obiekt znajdujący się w tym polu.

Chip stanowiący podstawę cyfrowego kompasu, skonstruowany przez naukowców z Baolab to tzw. nanoMEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), czyli zintegrowany układ elektro-mechaniczny, w którym co najmniej jeden wymiar szczególny znajduje się w skali nano. Czujnik kompasu oparty na nanoMEMS ma 9. mikronów długości i zawiera mikrosześcian z aluminium zawieszony na mikrosprężynkach. Kiedy prąd przepływa przez sześcian, pole magnetyczne wpływa na niego, wywołując rezonans.

Mikropłytki metalowe rozmieszczone z obu jego stron, służą jako czujniki do pomiaru wielkości tego rezonansu; mierzone są zmiany ich pojemności elektrycznej. Przy pomocy trzech takich sensorów można bardzo precyzyjnie ustalić kierunek i natężenie ziemskiego pola magnetycznego. Według naukowców z Baolab, wszystkie typy sensorów - cyfrowy kompas, żyroskop i akcelerometr - mogą być zintegrowane w jednym chipie o wielkości 3 milimetrów.