Cristal 3 ชิ้นที่คุณ Partita กล่าวมาด้านบน ผมเดาว่า คุณหมายถึง piezoelectric accelerometer หรือเปล่าครับ? หมายถึงยังไง ยังไงรบกวนมาอธิบายเพิ่มเติมหน่อยนะครับ


หรือคุณหมายถึงว่า มันสร้างโดยพื้นฐานมาจาก mass-spring-damper system อันนี้ผมไม่แน่ใจ คือ ผมอ่านแล้วไม่เคลียร์ แต่ถ้าหมายถึงว่า ทั้งหมดนี้มีเบสิคมาจาก Hooke's Law น่ะ ใช่ครับ ก็ คือ มี Mass ห้อยอยู่ และเมื่อมี g มากระทำ ก็คำนวณจาก F ที่ได้ แต่สุดท้ายแล้วก็ไม่ได้วัด a โดยตรง แต่เป็นการคำนวณผ่าน F แรงที่โดนกระทำจาก g หรือ a  


แต่ถ้าถามว่า MEMs Sensors ของจริงในตลาดปัจจุบันนี้ที่ใช้หลักๆในมือถือ ไม่ใช่แล้วล่ะครับ  ในปัจจุบัน STMicroelectronics เป็นผู้ผลิต MEMs Sensors ที่ใช้ใน Smartphones มากที่สุดในโลก ซึ่งเบสิคในการผลิต Accelerometer หลักๆที่ใช้ในตลาดมี 2 principles ที่แตกต่างกัน คือ capacitive และ Piezoelectric  แต่ปัจจุบันเลยหลักๆที่ใช้ในตลาด ด้วยข้อดีทางด้านราคา และความทนทาน คือ  capacitive

ถ้าเป็น Capacitive หรือให้ชัดเจน คือ capacitive transduction ซึ่งเป็น principle ที่ใช้อย่างแพร่หลายที่สุดแล้วในปัจจุบัน ไม่ว่าจะ ST Electronics, Bosch หรือ Suppliers หลักๆของโลกอื่น ใช้ MEMs Sensors หมดครับ ไม่ใช้แบบ piezoelectric แล้ว ด้วยข้อจำกัดที่มากกว่า และปัจจุบัน capacitive ผลิตง่ายกว่า (จาก Silicon ชิ้นเดียว) ทนกว่า ถูกกว่า ผลที่ได้อาจจะ stable ไม่เท่า piezoelectric แต่ก็ดีพอ และข้อดีกว่า piezoelectric เห็นๆ คือ อุณหภูมิไม่ได้มีผลกับการทำงาน และอายุการใช้งานที่ยาว หรือให้ผลที่ stable กว่า piezoelectric โดยเฉพาะสำหรับพวก consumer electronics อย่าง smartphones เป็นการสร้างแบบ comb structure ซึ่งนำหลักการณ์ของ MEMs (Microelectromechanical systems) มาใช้ในการผลิตทั้งหมด ข้างล่างนี้เป็นคลิป sensor ของ Bosch ซึ่งอธิบายหลักการนี้ได้ดี และเห็นภาพชัดเจน



และภาพจริงก็จะหน้าตาแบบนี้ครับ

กล่าวคือ จะมีฝั่งนึงเป็น fixed electrodes บน substrate และอีกฝั่งเป็น movable เมือไหร่ที่มีการเร่ง หรือการเบรค ก็จะทำให้ capacitance เปลี่ยน ซึ่งถามว่า ทำไมถึงใช้ principle นี้ ทำไมไม่ทำแบบอันเดียว แต่ไม่ใช่รูปหวี ก็เพื่อที่จะให้ได้ผลที่ชัดเจนมากกว่า แทนที่จะมีค่าคงที่ หรือค่าเริ่ม ค่าหนึ่ง แล้วไปแค่นั่งวัดว่า C เพิ่ม หรือลดจากค่านั้นๆเท่าไหร่  มาสู้วัด "ค่าต่าง" ของ C ทั้ง 2 ฝั่งดีกว่า  ยิ่งนำมาขนานกันหลายๆข้าง เลยกลายเป็นรูปหวี comb structure นี้ ค่าต่างจาก C ที่ได้ หรือ พวก deviation ก็จะยิ่งน้อยลงครับ  ส่วนเรื่องค่า X ค่า Y ค่า Z ก็อย่างที่คุณ Partita อธิบายไปน่ะแหละครับ

แต่เดี๋ยวนี้รวมๆกันที่ยิ่งช่วยให้ Smartphones สามารถประมวลผลทุกอย่างได้ดีขึ้นเป็นอย่างมาก คือ การรวมกันทั้ง Accelerometer + Gyroscope หรือที่เรียกกันว่า Inertial sensors ครับ ลำพังแค่ Accelerometer ตัวเดียวก็ยังให้ค่าไม่ครบถ้วนซะทีเดียวนัก การใช้ intertial sensors ยิ่งทำให้ได้ข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับ positions ต่างๆของ Smartphone โดยละเอียด ซึ่งก็เป็นตัวช่วยหลักในการใช้ GPS กับ Smartphones ด้วย เช่น เวลาที่ไม่มีสัญญาณ GPS ในอุโมงต่างๆ จะช่วยให้สามารถยังรู้ได้ว่า ขณะนั้น Smartphone อยู่ที่ไหน รวมถึงเป็นตัวช่วยในเรื่องของการถ่ายรูป เช่น ช่วยประมวลผลระบบ Image stabilization อีกด้วยครับ

และที่ควจะกล่าวไว้อย่างสำคัญที่สุด คือ sensors ทั้งหมดนี้จริงๆแล้วเริ่มมาจากใช้ในรถยนต์ครับ ซึ่งเมื่อประมาณ 10 กว่าปีที่ผ่านมา จึงนำเทคโนโลยีเหล่านี้มา apply ใช้กับ consumer electronics แน่นอนว่า requirements ต่างๆของ consumer electronics นั้นต่ำกว่าในการใช้กับรถยนต์มาก รวมถึงความทนทานก็ไม่เท่าครับ เช่น ด้านความทนทานกับอุณหภูมิต่างๆ หรืออายุการใช้งานที่สั้นกว่ามาก แต่ข้อแตกต่างที่ชัดเจนและสำคัญที่สุด คือ low-consumption เพื่อไม่ให้ไปกินแบตของ Smartphone มากนัก อีกอย่างเรื่องความทานทาน ปกติของใช้พวกนี้ไม่ได้กะจะใช้ระยะยาวเป็น 10-20 ปีแบบรถยนต์ครับ

อ่อ ผมลืมใส่รูป Accelerometer ที่ใช้ใน Smartphone ให้ดู ของจริงแน่นอนว่า จะมีทั้งตัว Sensor + ASIC ที่ช่วยประมวลผลข้อมูลจาก sensor มาแล้ว คือ มาเป็น Chip สำเร็จแล้วนั่นล่ะครับ



ส่วนตัวสุดท้ายนี่ คือ Inertial Sensor (Accelerometer + Gyroscope) ซึ่ง Accelerometer  มี 3 แกน และ Gyroscope ก็มี 3 แกน  รวมกันถึงออกมาเป็น 6 อย่างที่เห็นในรูปครับ