Couverture ElectroniqueS n°127

Pour répondre aux fortes exigences sécuritaires du marché automobile, les accéléromètres se multiplient dans le véhicule afin d'assurer au mieux leur mission de détection des impacts. Dans ce domaine, les capteurs à Mems tirent leur épingle du jeu. Depuis leur lancement à bord des véhicules automobiles à la fin des années 70, les systèmes de protection par airbag (coussins gonflables) ont connu une évolution considérable. Leur importance pour la sécurité routière est aujourd'hui unanimement reconnue par les industriels, les pouvoirs publics et les consommateurs. Ces dispositifs réduisent en effet de façon sensible les blessures en cas d'accident, et sauvent chaque année plusieurs milliers de vies.Aujourd'hui, en Europe, la plupart des véhicules commercialisés sont équipés de coussins gonflables, à l'avant comme à l'arrière. Selon certaines études, 180 millions d'airbags seront en service dans le monde en 2010, et de nouvelles opportunités vont contribuer à la croissance de ce marché. Parmi celles-ci, notons la généralisation des coussins latéraux pour la protection de la tête, du torse et des genoux, les systèmes de détection de tonneau et de présence des passagers.Les réglementations nationales, ainsi que les organismes indépendants spécialisés dans les essais d'impact comme EuroNCAP, obligent les constructeurs à réaliser des véhicules toujours mieux équipés et susceptibles de passer avec succès les tests de sécurité les plus sévères.Pour répondre à ces exigences de sécurité de plus en plus fortes, le nombre de capteurs d'accélération utilisés pour détecter un impact a considérablement augmenté. De fait, jusqu'à six accéléromètres peuvent équiper les modèles haut de gamme. En outre, les concepteurs de tels composants sont dans l'obligation d'utiliser de nouveaux matériaux et des technologies originales afin que le coût global du système d'airbag reste compétitif.Dans ce domaine, les technologies de capteurs basées sur des systèmes microélectromécaniques (Mems) ont sensiblement progressé au cours de ces dernières années, en liaison avec les améliorations permanentes réalisées dans le processus de fabrication des semiconducteurs.Pour détecter une accélération, l'une des méthodes les plus usuelles consiste à mesurer le déplacement d'une masse sismique mobile, qui est ensuite traduit en une mesure de variation de capacité.Spécialiste des accéléromètres Mems, Freescale est aujourd'hui en mesure de fournir des solutions innovantes afin d'aider ses clients à s'imposer sur leur marché. Pour ce faire, la société a opté pour une approche multipuce. Cette dernière repose, d'une part, sur un élément de détection capacitif micro-usiné, d'autre part, sur un circuit intégré spécifique. Cet Asic a une mission de conditionnement du signal et prend en charge les opérations de conversion, d'amplification et de filtrage.L'intégration de deux puces, le transducteur Mems et le circuit de commande, dans un boîtier en plastique apporte des avantages notables. Cela permet notamment de recourir à des technologies différentes, adaptées et optimisées pour chaque fonction à réaliser (détection, mesure et traitement de la grandeur physique). La plus grande partie de la production tire actuellement profit d'un élément de détection en polysilicium de 3 µm de hauteur et d'un Asic en Cmos 1,2 µm.Un accéléromètre deux axes en développementDes accéléromètres réalisés dans ces technologies sont actuellement en cours de développement. Ainsi, un capteur deux axes XY, destiné à l'unité de commande électronique (ECU) principale de l'airbag, associera un transducteur Harmems et un Asic SmartMos8mv dans un boîtier plastique. Une fonction complète de conditionnement du signal numérique est mise en &oelig;uvre au moyen d'un convertisseur sigma-delta 16 bits, destiné à assurer l'interface entre l'élément capteur et le bloc DSP (figure 2). La puissance de traitement apporte des fonctions nouvelles de programmation (possibilité de sélectionner différents filtres ou la plage d'accélération), tandis que des diagnostics automatiques seront régulièrement effectués en cours de fonctionnement (auto-test). L'élément sensible amorti et le boîtier QFN assurent, au moment de l'impact, l'immunité aux signaux haute fréquence indésirables, tandis que la protection contre la saturation des signaux contribue à l'obtention de caractéristiques linéaires. Enfin, l'interface SPI et la sortie analogique sous 3,3 ou 5 V sont, pour l'utilisateur, garants d'une souplesse de conception maximale.

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