Epson Launches High-Performance Inclinometers/ Accelerometers for Industrial Applications

Combines the compactness and energy efficiency of Si-MEMS sensors with the performance of mechanical servo sensors


► Zur deutschen Pressemitteilung

 

Munich, 12 November 2012 – Seiko Epson Corporation ("Epson," TSE: 6724) has developed two new compact inclinometers and two new compact accelerometers (three-axis sensor units) for different industrial applications. These products provide stable monitoring for extended periods of time with a resolution of 0.001 degree (inclinometer) and 10 μG (accelerometer). Epson will begin shipping samples in January 2013 and plans to begin volume production within 2013.

Sensors are used in the construction and civil engineering industries to monitor horizontal and vertical planes in skyscrapers and other large structures, as well as to measure changes over time that occur in structures due to slight shaking and to measure structural distortion and deterioration after seismic activity. However, the high-precision inclinometers and accelerometers used to date for these measurements and sensing applications have been expensive, large, and heavy, characteristics that present significant barriers to adoption. Industry wanted the compactness, power-efficiency and low cost of monitoring systems provided by silicon MEMS sensors combined with r the same long-lasting accuracy and stability as mechanical servo sensors.

“To meet the customer needs we drew on our unique strength in QMEMS[1] fabrication technology to develop a new quartz accelerometer that is both highly accurate and stable,” said Toshihiko Kano, general manager of Epson’s M Project. “We combined this accelerometer with semiconductor and software technology to form high-performance inclinometers and accelerometers (three-axis sensor units) for practical applications. We will supply these inclinometers and accelerometers as built-in models and as CAN-compliant waterproof[2] and dustproof models that can be used in a variety of applications.”

These products make it easy to build a flexible monitoring system that will satisfy industrial performance requirements. They can also easily be used to realize multi-node and synchronous measurement systems. By using a digital interface, customers will be able to build monitoring systems that have superior anti-noise performance and long-distance measurement capability in far less time.  

Epson plans to demonstrate these products at the Epson booth (Hall A4, Booth #224) at Electronica 2012, an international trade fair for electronic components, systems and applications, to be held in Munich, Germany, from November 13-16.

Epson has identified sensing as an important growth business in its long-range corporate vision. The company will thus continue to leverage its crystal-based QMEMS technology in the sensing of quantities such as time, pressure, and angular velocity, driving further advances in convergence with semiconductor and software technologies, to provide customers with a wide array of solutions, including products, modules, and systems that are easy to use and that they know they can trust.

 

Further information

Targeted customers and main applications

  1. Construction and civil engineering customers
    • Vibration-based structural health monitoring (e.g., monitoring the vibration characteristics of structures and judging their health and integrity)
    • Safety monitoring during construction of civil engineering structures (e.g., ensuring safety by monitoring the tilt of structures under construction) 
    • Measurement of low-frequency environmental vibration, etc.
  2. Large machines and large structures
    • Tilt measurement of ships and large machines
    • Monitoring the safety of large structures (e.g., pipelines and large plants)
  3. Seismic sensing
    • Measurement of vibrations accompanying earthquakes (intense shocks, minor vibrations, long-period oscillation), etc.

 

Product features

  Inclinometer Accelerometer
Resolution 0.001° 10 μG
Stability < 0.05°/year -
Measurement range 360° ±14G
Temperature compensation Built-in temperature compensation function

 

  Built-in unit CAN unit
Data output SPI / UART CAN
Dimensions 24 × 24 × 19 mm 52 × 52 × 25 mm (excluding projection)
Weight Approx. 11g Approx. 85g
Supply voltage 3.3 ±0.15V 9-30V
Power consumption < 100 mW TBD
Waterproofing / Dustproofing None Equivalent to IP67

 

Diagram 1: Incline measurement example

measurements from inclination sensors

This diagram shows the distribution of measurements from inclination sensors mounted on an immovable table (incline 0°) over a two-month period.

Epson’s quartz accelerometers are used in the Epson inclinometer (blue, above). Because of its high stability, it is possible to accurately measure the immovable state as displayed by an incline of 0°.

 

Diagram 2: Structural health monitoring example

Structural health monitoring

This diagram shows an example of a vibration measurement with Epson’s accelerometer at a 29-story building.

It’s an important tool in structural health monitoring as it precisely measures the slightest vibrations at a frequency of 0.1-1 (Hz) over a long period.


[1] QMEMS is a combination of “Quartz,” a crystalline material with excellent characteristics such as excellent frequency stability and high precision, and “MEMS” (micro electro mechanical system). QMEMS devices, produced via a microfabrication process on a quartz material instead of on a semiconductor material like MEMS, offer high performance in a compact package. QMEMS is a registered trademark of Seiko Epson Corporation.


[2] CAN (controller area network): A network protocol used for automotive and industrial applications

 

About Epson

Epson is a global imaging and innovation leader whose product lineup ranges from inkjet printers and 3LCD projectors to sensors and other microdevices. Dedicated to exceeding the vision of its customers worldwide, Epson delivers customer value based on compact, energy-saving, and high-precision technologies in markets spanning enterprise and the home to commerce and industry. Led by the Japan-based Seiko Epson Corporation, the Epson Group comprises more than 81,000 employees in 97 companies around the world, and is proud of its ongoing contributions to the global environment and the communities in which it operates. http://global.epson.com/

 

About Epson Europe Electronics GmbH

Epson Europe Electronics GmbH is a marketing, engineering and sales company and the European Headquarters for electronic devices of the Seiko Epson Corporation, Japan. Since 1989 headquartered in Munich/Germany with 60 employees, Epson Europe Electronics GmbH has several European sales representatives and has a European-wide network of distributors. Epson Europe Electronics provides value added services for Semiconductors and Quartz Devices targeted to the mobile communication, automotive and home visual market. Epson products are recognized for energy saving, low power, small form factors and rapid time to market. Information about Epson Europe Electronics GmbH is available in the Internet under www.epson-electronics.de
 


 

Epson bringt Hochleistungs-Neigungssensoren/ Beschleunigungssensoren für Industrieanwendungen auf dem Markt

Dieser Sensor verbindet die Kompaktheit und Energieeffizienz der Si-MEMS-Sensoren mit der Leistungsfähigkeit mechanischer Servo Sensoren

 

München, 12. November 2012 – Die Seiko Epson Corporation ("Epson," TSE: 6724) hat zwei neue kompakte Neigungssensoren und zwei neue kompakte Beschleunigungssensoren (3-Achsen-Sensoren) für verschiedene Industrieanwendungen entwickelt. Diese Produkte ermöglichen eine stabile Überwachung über längere Zeiträume bei einer Auflösung von 0,001 Grad (Neigungssensor) und 10 μG (Beschleunigungssensor). Epson wird im Januar 2013 die ersten Muster herausbringen und plant den Start der Serienproduktion im Laufe des Jahres 2013.

Sensoren werden im Baubereich sowie im Hoch- und Tiefbau eingesetzt, um waagerechte und senkrechte Ebenen in Hochhäusern und anderen großen Gebäuden zu überwachen sowie Veränderungen zu messen, die an Gebäuden im Laufe der Zeit aufgrund leichter Erschütterungen auftreten, und strukturelle Verformungen sowie Beschädigungen nach seismischer Aktivität zu messen. Die bis dato für diese Messungen und Sensorik-Anwendungen eingesetzten Hochpräzisions-Neigungs- und Beschleunigungssensoren waren kostenintensiv, groß und schwer - Merkmale, die massive Einschränkungen für den Einsatz darstellen. Die Industrie verlangte nach der Kompaktheit, dem geringen Stromverbrauch und dem geringen Preis von MEMS-Siliziumsensoren, jedoch kombiniert mit derselben Langzeitgenauigkeit und Stabilität von mechanischen Servo-Sensoren.

“Um die Bedürfnisse unserer Kunden zu erfüllen, haben wir auf unsere einzigartige Stärke bei der QMEMS[1] Fertigungstechnologie gesetzt und einen neuen Quarz-Beschleunigungssensor entwickelt, der sowohl höchste Genauigkeit als auch Stabilität bietet,” sagte Toshihiko Kano, Leiter von Epsons M Project. “Wir haben diesen Beschleunigungssensor mit Halbleiter- und Softwaretechnologie ausgestattet, um Hochleistungs-Neigungs- und Beschleunigungssensoren (3-Achsen-Sensoren) für praktische Anwendungen zu erhalten. Diese Neigungs- und Beschleunigungssensoren werden wir als Einbauteile und als CAN-konforme[2] wasser- und staubdichte Modelle anbieten, die in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz kommen können.”

Mithilfe dieser Produkte kann problemlos ein flexibles Überwachungssystem erstellt werden, das den industriellen Leistungsanforderungen gerecht wird. Sie können ebenfalls in Multinode-Systemen sowie in synchronen Messsystemen eingesetzt werden. Durch die Verwendung einer digitalen Schnittstelle können in wesentlich kürzerer Zeit Überwachungssysteme erstellt werden, die den Kunden auch über längere Messleitungen herausragendes Rauschverhalten  bieten.

Epson plant die Vorstellung dieser Produkte auf seinem Stand (Halle A4, Stand #224) im Rahmen der Electronica 2012, der Weltleitmesse für Elektronische Bauelemente, Systeme und Anwendungen, die vom 13. bis 16. November in München stattfindet.

Epson hat die Sensortechnik als Geschäftsbereich mit langfristig hohem Wachstumspotential für seine Unternehmensvision erkannt. Das Unternehmen wird weiterhin auf den wirksamen Einsatz seiner kristallbasierten QMEMS- Technologie bei der Mengenerfassung wie Zeit-, Druck- und Winkelgeschwindigkeitsmessung setzen und im Zusammenwirken mit der Halbleiter- und Softwaretechnologie weiter vorantreiben, um seinen Kunden eine breite Palette an Lösungen, einschließlich Produkten, Modulen und Systemen anzubieten, die einfach einsetzbar und zuverlässig sind.

 

Kundenzielgruppen und Hauptanwendungen

  1. Kunden aus dem Baubereich und dem Hoch- und Tiefbau
    • Schwingungsbasierte Gebäudezustandsüberwachung (z.B. Überwachung der Schwingungseigenschaften von Gebäuden und Beurteilung ihres Zustandes und ihrer Intaktheit)
    • Sicherheitsüberwachung bei Baumaßnahmen im Hoch- und Tiefbau (z.B. Gewährleistung der Sicherheit durch Überwachung der Gebäudeneigung beim Bau) 
    • Messung von Umweltschwingungen mit niedriger Frequenz, etc.
  2. Großmaschinen und Großgebäude
    • Neigungsmessung von Schiffen und Großmaschinen
    • Überwachung der Sicherheit von Großbauten (z.B. Pipelines und Großanlagen)
  3. Seismische Messungen
    • Schwingungsmessung bei Erdbeben (starke Erschütterungen, leichte Vibrationen, Langzeitschwingungen) etc.

 

Produkteigenschaften

  Neigungssensor Beschleunigungssensor
Auflösung 0,001° 10 μG
Stabilität < 0,05°/Jahr -
Messbereich 360° ±14G
Temperaturkompensation Integrierte Temperaturkompensation

 

  Einbauteil CAN-Version
Datenausgabe SPI / UART CAN
Abmessungen 24 × 24 × 19 mm 52 × 52 × 25 mm (ohne Überstände)
Gewicht Ca. 11 g Ca. 85g
Betriebsspannung 3,3 ±0,15 V 9-30V
Energieverbrauch < 100 mW TBD
Abdichtung gegen Wasser / Staub Keine Entspricht IP67

 

Diagramm 1: Beispiel für Neigungsmessung

measurements from inclination sensors

Dieses Diagramm zeigt die Verteilung der Messergebnisse von Neigungssensoren auf einem stabilen Tisch (Neigung 0°) über einen Zeitraum von 2 Monaten.

Aufgrund der hohen Stabilität der beim Epson-Sensor verwendeten Quarz-Beschleunigungssensoren ist eine exakte Messung (blau, oben) des unbeweglichen Zustands (Neigung 0°), auch über einen längeren Zeitraum, möglich.

 

Diagramm 2: Beispiel für die Messung des Gebäudezustandes

Structural health monitoring

Dieses Diagramm zeigt ein Beispiel für den Einsatz des Epson Beschleunigungssensors bei der Schwingungsmessung an einem 29-stöckigen Gebäude.

Er ist ein wichtiges Tool zur Überwachung des Gebäudezustands, da er auch geringste Schwingungen bei einer Frequenz von 0,1-1 (Hz) über einen längeren Zeitraum genau misst.

 

[1] QMEMS ist eine Mischung aus “Quarz,” einem kristallinen Material mit hervorragenden Eigenschaften wie exzellenter Frequenzstabilität und hoher Genauigkeit, und “MEMS” (mikroelektronisch-mechanisches System). QMEMS-Bauteile werden in einem Mikrofertigungsprozess auf Quarz hergestellt, statt auf Halbleitermaterial wie die MEMS-Systeme und bieten hohe Leistungsfähigkeit im Kompaktformat. QMEMS ist eine eingetragene Marke der Seiko Epson Corporation.


[2] CAN (Controller Area Network): Ein Netzwerkprotokoll, das bei Industrieanwendungen und im Automobilbereich eingesetzt wird.

 

Kurzinformation über Epson

Epson ist ein weltweit führender Hersteller von Imaging-Produkten wie Druckern und 3LCD-Projektoren für Unternehmen und den privaten Gebrauch, und elektronischen Bauteilen wie Sensoren und anderen Mikrosystemen. Mit einer innovativen und kreativen Unternehmenskultur möchte Epson mit Produkten von überragender Qualität, Funktionalität, Kompaktheit und Energieeffizienz die Visionen und Erwartungen seiner Kunden auf der ganzen Welt übertreffen. Epson verfügt über ein Netzwerk aus über 81,000 Mitarbeitern in 97 Gesellschaften weltweit und ist stolz auf seine ständigen Leistungen für den weltweiten Umweltschutz und die Gemeinschaften, in denen das Unternehmen Standorte unterhält. http://www.epson.co.jp/e

 

Kurzinformation über Epson Europe Electronics GmbH

Epson Europe Electronics GmbH ist eine Marketing-, Engineering- und Vertriebs- gesellschaft der Seiko Epson Corporation, Japan. Seit der Firmengründung 1989 ist der Hauptsitz in München. Epson Europe Electronics GmbH hat ca. 60 Mitarbeiter, die den Vertrieb von Epson- Produkten unterstützen. Epson Europe Electronics GmbH vertreibt Produkte in Europa, Mittlerer Osten und Afrika und bietet "value added” Service für Halbleiter und Quarz-Bauteile in den Märkten Mobile Communication, Automotive und Home Visual. Epson Produkte sind bekannt für ”energy saving”, ”low power”, kleinste Baugrößen und einer kurzen Entwicklungs- und Produktionszeit. Informationen zu Epson Europe Electronics GmbH können im Internet unter www.epson-electronics.de abgerufen werden.

 

Left: built-in unit, right: CAN unit
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