《電子技術(shù)應(yīng)用》
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揭秘智能設(shè)備背后的傳感技術(shù)和連接技術(shù)

2015-11-27

  在上周舉行的高交會(huì)上,元器件廠商村田一如既往的展示了其在傳感器以及無線模塊上的產(chǎn)品,雖然這些產(chǎn)品大多沒有應(yīng)用到市面上的智能設(shè)備,但基本上都可以代表傳感器技術(shù)和無線連接技術(shù)的趨勢了。話不多說,一起來看看這些前沿科技吧。

  薄膜溫度傳感器

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  這個(gè)傳感器由一個(gè)NTC熱敏電阻和一條厚度大約100μm的FPC (柔性電路板)組成 ,長度可以在10~70mm之間定制,厚度可以做到0.55mm。器件的核心依舊是熱敏電阻,但和其它產(chǎn)品不同的是其把NTC做在柔性襯底上,可以在狹窄的空間里完成布線。

  據(jù)介紹,這種薄膜溫度傳感器與普通的金屬導(dǎo)線型材質(zhì)的溫度傳感器相比,測溫精度和靈敏度會(huì)更好(即熱響應(yīng)時(shí)間),可應(yīng)用于可穿戴設(shè)備或手機(jī),例如檢測皮膚溫度,或者是檢測移動(dòng)設(shè)備的機(jī)身溫度。不過也有業(yè)內(nèi)人士表示,目前只有村田推出了這類傳感器,實(shí)際上材料體系(NTC)本身沒有變化,其測試精度或許不會(huì)有太大的優(yōu)化。

  另外需要注意的是,如果需要測試用戶的皮膚溫度,需要一種薄膜溫度傳感器與皮膚接觸面的材質(zhì),如鋁板或者不銹鋼。

  這款產(chǎn)品去年10月開始量產(chǎn),已經(jīng)有不少可穿戴設(shè)備公司采用了這款傳感器,不過具體產(chǎn)品出來還要再等等。

  MEMS氣壓傳感器

  氣壓傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)和溫度關(guān)聯(lián)很大。

  在普通環(huán)境下,一般傳感器測試的數(shù)值并不會(huì)有太大的差別,但是一旦溫度有變化,測試的數(shù)據(jù)就不一定準(zhǔn)確了。采用MEMS技術(shù)的話,則可以通過改變壓力面填充氣體壓力,可將溫度系數(shù)調(diào)整至0,溫度漂移的問題也迎刃而解了,所以測出來的氣壓值也相對(duì)準(zhǔn)確些。

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  如圖為村田展示的不同高度下氣壓傳感器獲取的數(shù)據(jù),例如,抬高或放低氣壓感應(yīng)裝置,氣壓的變化情況都會(huì)隨之展示在屏幕上。

  據(jù)介紹,該產(chǎn)品可以通過測量的氣壓值變化換算出海拔高度再結(jié)合GPS導(dǎo)航就能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、室內(nèi)導(dǎo)航等功能,或者是對(duì)所測得的氣壓值進(jìn)行分析收集氣象數(shù)據(jù);另外還可以結(jié)合其它類型的傳感器,根據(jù)氣壓值的變化來判斷穿戴者的運(yùn)動(dòng)模式(平地移動(dòng)還是攀登運(yùn)動(dòng)等),進(jìn)而通過特定的算法來計(jì)算出消耗的卡路里,屬于運(yùn)動(dòng)型可穿戴設(shè)備的應(yīng)用場景。

  最典型的例子就是大疆無人機(jī)了,它們采用的是華普微電子的MEMS氣壓傳感器方案。

  紅外轉(zhuǎn)發(fā)器(IR Adapter)

  上面兩款傳感器都適用于可穿戴設(shè)備,再來看看應(yīng)用在智能家居的“萬能”無線信號(hào)轉(zhuǎn)換器。

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  顧名思義,這是一款將無線信號(hào)轉(zhuǎn)為紅外信號(hào)的設(shè)備。具體來說,它可以將2.4GHz網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào),也可取代433/315MHz射頻遙控器,將2.4GHz網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為433/315MHz信號(hào)。

  2.4GHz網(wǎng)絡(luò)也是消費(fèi)者最熟悉的無線信號(hào),如常用的WiFi和ZigBee就處于這一頻段,具體如何選擇可以根據(jù)用戶自己來定。此外,用戶還可編輯一系列的控制程序給多個(gè)設(shè)備,并通過Wi-Fi或ZigBee信號(hào)來觸發(fā)控制。

  這款產(chǎn)品的意義在于,手機(jī)可以通過它來間接控制家電,所以即使你家的彩電、空調(diào)等設(shè)備不是智能的,但有這樣一款信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器,也可以讓手機(jī)來控制。村田負(fù)責(zé)人表示,這類產(chǎn)品未來可以取代所有的紅外遙控器。

  WiGig模塊

  WiGig是一種比WiFi更快更可靠的短距離無線技術(shù)。可實(shí)現(xiàn)高速、低延遲的無線傳輸,能夠?qū)崿F(xiàn)短距離的大量數(shù)據(jù)高速傳輸與通信。

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  這個(gè)WiGig模塊由RF模塊、RF-BB模塊組成。據(jù)介紹,WiGig(802.11ad)工作頻段是60GHz,比普通WiFi的2.4GHz和雙頻WiFi的5GHz頻段頻寬更寬,它的最高傳輸速率可達(dá)7Gb/s,比目前使用的WiFi要快10倍以上。這一數(shù)值什么概念?最形象的理解是,通過WiGig無線技術(shù)我們可以在15秒內(nèi)上傳一部電影。

  不過,WiGig的傳輸距離以及穿墻性能不及WiFi,村田表示,在WiGig模塊中改進(jìn)采用波束成形技術(shù)則可彌補(bǔ)這一缺陷,基本可以實(shí)現(xiàn)10米以上的傳輸距離。

  所以這種模塊比較適用于家庭內(nèi)部的大容量數(shù)據(jù)傳輸,高通、英特爾和松下等企業(yè)都在支持這一新技術(shù),遺憾的是,目前這一技術(shù)的應(yīng)用場景并不多。


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