Как смартфон понимает, где верх, а где низ: устройство акселерометра

Как смартфон определяет, где верх, а где низ, и почему экран сам поворачивается при наклоне? Билл Хаммак разбирает старый iPhone, находит в нём крошечный чип-акселерометр и объясняет, как он работает и как его изготавливают. Из коротких роликов — где этот момент в выпуске: ▸ «Как телефон чувствует наклон?» — с 1:10: https://rutube.ru/video/c8b8463343a06a224e95352313c30dfd/?t=70 ▸ «Как сделать деталь в 500 микрон?» — с 1:58: https://rutube.ru/video/c8b8463343a06a224e95352313c30dfd/?t=118 ▸ «Почему щёлочь роет в кремнии пирамиды?» — с 2:28: https://rutube.ru/video/c8b8463343a06a224e95352313c30dfd/?t=148 ▸ «Как щёлочь лепит детали чипов?» — с 3:04: https://rutube.ru/video/c8b8463343a06a224e95352313c30dfd/?t=184 Сначала Билл объясняет основы на простой модели: корпус и тяжёлый шар на пружине. Если поднять корпус, шар отстаёт и растягивает пружину, а по её растяжению можно вычислить силу тяжести. Три таких датчика, по одному на каждую ось, определяют положение тела в пространстве. В кремниевом акселерометре телефона те же элементы: корпус закреплён в телефоне, роль шара играет подвижная гребёнка (инерционная масса), а роль пружины — тонкие гибкие кремниевые перемычки подвеса. Зубцы гребёнки образуют дифференциальный конденсатор: когда центральная часть сдвигается, течёт ток, и по его силе определяют ускорение. Во второй половине ролика речь о том, как делают устройство размером всего 500 микрон. Никакой инструмент тут не поможет, поэтому инженеры используют необычные химические свойства монокристаллического кремния. Гидроксид калия растворяет кремний вглубь быстрее, чем вширь, и вытравливает в нём пирамидальные ямки. С помощью масок и точно рассчитанного времени травления так можно получить консольную балку, а серия сложных масок позволяет создать всю структуру акселерометра. Процесс можно целиком автоматизировать, и без этого миниатюризация техники была бы невозможна. В конце Билл рассказывает, что ещё создают инженеры в таком масштабе: микродвигатели с шестернями на 300 000 оборотов в минуту, сопла струйных принтеров и микрозеркала в полупроводниковых лазерах. Содержание: 00:00 Как смартфон знает ориентацию 00:29 Принцип работы акселерометра 01:10 Кремниевый акселерометр в чипе 01:44 Дифференциальный конденсатор и ток 03:00 Как вытравить консольную балку 03:28 Производство и микромашины Смотрите также: • Как работает микроволновка: магнетрон, стоячая волна и расплавленный сыр — https://rutube.ru/video/f5226b91e5e4bdd475e0291b322d607f/ • Как работает магнетрон микроволновки: от военного радара до бытовой печи — https://rutube.ru/video/97ca313a445791dd97f1c880fa245584/ • Как устроен жёсткий диск: разбираем HDD и смотрим на головку, пластину и привод — https://rutube.ru/video/81e063fb0c66c01cc83fba1db49e7fd8/ ——— Оригинал: «How a Smartphone Knows Up from Down (accelerometer)» — engineerguy, https://www.youtube.com/watch?v=KZVgKu6v808 Лицензия оригинала: Creative Commons Attribution 3.0 (CC BY 3.0) — https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.ru. Перевод и русская озвучка — «Железобетонно». #Акселерометр #КакРаботаетСмартфон #ПоворотЭкрана #Мэмс #МикроэлектромеханическиеСистемы #Кремний #ТравлениеКремния #ГидроксидКалия #ДифференциальныйКонденсатор #ИнерционнаяМасса