In cooperazione con gli scienziati dell’istituto di ricerca francese CEA-Leti, un team di ricercatori del Politecnico di Milano, coordinato da Giacomo Langfelder, professore associato presso il Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria, ha messo a punto il primo giroscopio ad alte prestazioni in grado di funzionare in ambienti difficili, come le automobili o le apparecchiature industriali e aeronautiche. La scoperta dimostra che è possibile rilevare movimenti rotatori minuscoli anche in ambienti soggetti a forti vibrazioni.
I giroscopi MEMS sono in grado di monitorare e di controllare la posizione, l’orientamento, la direzione, il moto angolare e la rotazione di un dispositivo. La loro integrazione nelle automobili migliora la stabilità del veicolo tramite un sistema elettronico di controllo. Nelle auto senza guidatore, possono essere utilizzati anche per la navigazione stimata – la determinazione della posizione di un’auto, di una nave o di un aereo senza l’aiuto dell’osservazione satellitare. La loro integrazione negli smartphone consente l’implementazione di funzioni come il riconoscimento gestuale, la indoor navigation in assenza di GPS e la realtà ibrida.
Questi dispositivi funzionano a una data frequenza di risonanza. Nonostante le vibrazioni meccaniche parassite superino raramente i 40 kHz, oggi non esistono giroscopi basati su sistemi nanoelettromeccanici ad alte prestazioni con una frequenza di risonanza superiore ai 20 kHz, al di sopra della banda di frequenza delle vibrazioni parassite. Quando questa frequenza si avvicina a quella delle vibrazioni dell’ambiente, le interferenze meccaniche possono distorcere i rilevamenti. In collaborazione con il CEA-Leti, il team guidato dal Prof. Langfelder ha risolto il problema sviluppando un giroscopio in grado di funzionare a frequenze nell’ordine dei 50 kHz, valore che supera di oltre due volte le capacità dei normali giroscopi MEMS e che oltrepassa persino la frequenza delle vibrazioni più comuni nei contesti automobilistici, aeronautici e industriali, aprendo la strada a numerose applicazioni in tali ambiti.
La scoperta è stata annunciata in un paper intitolato “50kHz MEMS gyroscopes based on MEMS sensing with 1.3 mdps/√Hz ARW and 0.5°/h stability”, in occasione della conferenza IEEE SENSORS 2020.