Qué es
Los sistemas MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) integran componentes mecánicos y electrónicos a escala micrométrica sobre un único chip de silicio. En IN-SIGHT, los sensores MFXSTR son unidades IMU (Inertial Measurement Unit) de alta frecuencia de STMicroelectronics que combinan acelerómetro triaxial, giróscopo triaxial y, en la variante para Pod B, un micrófono MEMS de banda ancha.
La clave diferencial de estos sensores frente a soluciones industriales tradicionales es su resolución sub-mg (mili-g), que permite detectar cambios sutiles en el perfil de vibración de rodamientos o mecanismos de puerta semanas antes de que el deterioro sea perceptible para el equipo de mantenimiento.
El proceso de fabricación MEMS graba las estructuras mecánicas (masas suspendidas, resortes de polisilicio, electrodos de detección capacitiva) mediante litografía sobre obleas de silicio de 200 mm, con tolerancias de ±0,1 µm.
Rol en IN-SIGHT
Los sensores MEMS son el punto de entrada de todos los datos de salud del vehículo. IN-SIGHT utiliza dos configuraciones:
Pod A — Bogies y suspensión
- Sensor: Acelerómetro triaxial de alta frecuencia fijado al bogie mediante adaptador magnético de neodimio.
- Mide: Vibración de rodamientos (1–3 kHz), impactos de rueda (50–500 Hz) y resonancias de suspensión (0,5–20 Hz).
- Frecuencia de muestreo: 6.667 Hz para captura completa del espectro de rodamientos.
Pod B — Mecanismo de puertas
- Sensor: Combinación de acelerómetro de baja latencia + micrófono MEMS para captura del perfil acústico.
- Mide: Ciclo apertura-cierre (duración, aceleración pico, impactos de fin de carrera), nivel de ruido y señales de desgaste en guías y actuadores.
- Frecuencia de muestreo: 3.200 Hz estándar, con ráfaga de 6.667 Hz durante eventos de apertura/cierre.
Instalación no intrusiva: Los pods se fijan con adaptadores magnéticos de alta fuerza de retención (≥ 50 N). No requieren perforación, soldadura ni acceso al cableado del vehículo.
Principio físico de detección
El acelerómetro MEMS funciona mediante detección capacitiva diferencial: una masa de prueba de silicio suspendida por resortes se desplaza con la aceleración. El desplazamiento cambia la capacitancia entre electrodos fijos y móviles, y un circuito ASIC integrado convierte esa diferencia capacitiva en tensión digital.
Masa suspendida (Si)
│ ← aceleración → │
┌───┴───┐ ┌───┴───┐
│ C_fija │ Δd │ C_fija │
└───────┘ └───────┘
└──── ΔC = ε·A/d² · Δd ────┘
│
ASIC sigma-delta
│
Salida SPI 16-bit
Esta arquitectura permite detectar aceleraciones desde 0,06 mg RMS (fondo de ruido) hasta ±16 g de fondo de escala, con una resolución efectiva de 0,488 mg/LSB en el rango ±16 g.