原理與應用:最新傳感器技術發展趨勢
發布時間:2015-11-05 責任編輯:susan
【導讀】傳感器jishuzaishenghuozhonggezhongchanghedeyingyongxunsupuji。buzhuohuanjingheyidongxinxidegaoxingnengchuanganqijishudekaifariyizengqiang,erqiekeshiyongxiaoxingdianchichangshijiangongzuodewuxiantongxinjishuhexinhaochulijishu、以yi及ji可ke進jin行xing各ge種zhong信xin息xi的de存cun儲chu與yu解jie析xi的de雲yun計ji算suan技ji術shu也ye日ri益yi普pu及ji。與yu此ci同tong時shi,各ge種zhong設she備bei所suo搭da載zai的de傳chuan感gan器qi種zhong類lei與yu數shu量liang越yue來lai越yue多duo,將jiang傳chuan感gan器qi獲huo取qu的de多duo種zhong信xin息xi相xiang組zu合he並bing賦fu予yu新xin的de功gong能neng意yi義yi等deng的de應ying用yong技ji術shu發fa展zhan非fei常chang迅xun速su。這zhe些xie技ji術shu在zai從cong移yi動dong設she備bei到dao汽qi車che、工業設備領域,以及積極的生物體信息獲取和醫療保健領域的運用等已經開始迅猛發展。
運動傳感器與應用技術
應用日益擴大的MEMS運動傳感器
加速度傳感器在智能手機等移動設備中已廣為普及,近年來,三軸陀螺儀傳感器和地磁傳感器相結合、稱為“6軸”、“9軸”的運動傳感器也開始應用。可作為遊戲和應用的用戶界麵檢測手勢;可與GPS位置信息和運動傳感器的信息相結合實現導航和運動跟蹤等。不僅如此,Bluetooth®等近距離無線技術和CPU信號處理技術等的價格越來越低廉且易於使用,作為利用各種傳感器的信息進行功能定義的傳感器網絡技術迅速普及。
一個突出的例子是利用可穿戴式設備進行的活動量監測。運動傳感器檢測人的移動,通過解析該信息判別人是在步行、跑步或睡覺並測量活動量。隨著傳感技術和應用技術的成熟,比如旨在根據脈搏檢測睡眠質量、甚(shen)至(zhi)疾(ji)病(bing)等(deng)的(de)預(yu)兆(zhao)的(de)應(ying)用(yong)開(kai)發(fa)逐(zhu)漸(jian)盛(sheng)行(xing)。另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)例(li)子(zi)是(shi)工(gong)業(ye)設(she)備(bei)等(deng)的(de)機(ji)器(qi)運(yun)行(xing)狀(zhuang)況(kuang)監(jian)測(ce)。通(tong)過(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)捕(bu)捉(zhuo)裝(zhuang)置(zhi)的(de)故(gu)障(zhang)預(yu)兆(zhao)並(bing)采(cai)取(qu)相(xiang)應(ying)措(cuo)施(shi)以(yi)防(fang)患(huan)於(yu)未(wei)然(ran),充(chong)分(fen)運(yun)用(yong)各(ge)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)信(xin)息(xi)管(guan)理(li)整(zheng)個(ge)生(sheng)產(chan)體(ti)係(xi)的(de)想(xiang)法(fa)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)現(xian)實(shi)。
運(yun)動(dong)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)這(zhe)類(lei)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong),需(xu)要(yao)旨(zhi)在(zai)數(shu)據(ju)積(ji)累(lei)和(he)算(suan)法(fa)開(kai)發(fa)的(de)解(jie)析(xi)工(gong)作(zuo)。在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)選(xuan)型(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong),不(bu)僅(jin)僅(jin)關(guan)注(zhu)靈(ling)敏(min)度(du)和(he)特(te)性(xing)等(deng)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao),這(zhe)類(lei)應(ying)用(yong)開(kai)發(fa)所(suo)要(yao)求(qiu)的(de)易(yi)用(yong)性(xing)和(he)支(zhi)持(chi)也(ye)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。
Kionix公司的加速度傳感器與應用
其產品在加速度傳感器的設計和性能相關的成熟可靠的專業知識基礎上,提供點擊檢測、畫麵旋轉、手勢識別以及活動監測等內置算法的附加值,因而以移動市場為中心被廣為采用。
小型高精度的三軸加速度傳感器 KX122-1037
Kionix公司的KX122-1037是實現了2.0mm×2.0mm×0.9mm的薄型/小型封裝,高靈敏度、高精度、低功耗的三軸加速度傳感器(圖1)。該產品內置運動檢測算法,可在傳感器內檢測出點擊等手勢、自由下落、設備的姿態等。另外,為了支持機器狀況監測等新應用,KX122-1037還可將加速度信息以高達25.6kHz的數據傳輸速率進行輸出(High ODR功能)。例如,要想根據電機運轉時產生的的振動檢測出故障預兆,需要在更寬的頻段分析加速度的成分。為應對數據量的增加,還搭載了2kByte的FIFO。

圖1:Kionix 3軸加速度傳感器KX122-1037
另外,用戶基於內置狀態機很容易實現功能,Kionix為了使產品支持多樣化的應用,特別加強了對可穿戴性、健康監測、機器狀況監測等的支持。
不僅如此,Kionix還正在開發實現2.0mm×2.0mm×0.6mm業界最薄封裝尺寸的KX112-1042。實現薄型化的同時,內置運動檢測算法,還支持High ODR。Kionix正在不斷擴充滿足市場廣泛需求的加速度傳感器產品陣容。
擴展應用的可能性的組合傳感器產品陣容
集成多個傳感器的組合傳感器,在元器件安裝空間要求苛刻的移動應用中,使應用的功能擴展變得更容易。Kionix一直在擴大組合傳感器的產品陣容。KXG03集成三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀,實現了3.0mm×3.0mm×0.9mm的小型封裝。而KMX62-1031則是集成三軸加速度傳感器和三軸地磁傳感器的六軸組合傳感器。
KXG03不僅擁有先進的低功耗結構、I2C/SPI數字接口、用來控製外部傳感器的外部輸入總線,還擁有先進的緩衝性能、電源管理以及同步性能。優化了功耗與噪音性能之間的平衡,確保針對溫度變化也具有優異的偏置穩定性。
KMX62-1031是集成加速度傳感器與地磁傳感器的六軸組合傳感器,可通過低功耗實現自主導航等功能。
MEMS 陀螺儀在廣泛的消費電子設備領域的應用發展非常迅猛,不同的應用對靈敏度、精度、功耗等的規格要求也不同。Kionix一直在進行相關產品的開發並完善服務支持,以滿足多樣化的應用要求。
色彩傳感器的原理與應用
何謂色彩傳感器
色彩傳感器是測量光的三原色成分(紅、藍、綠)各(ge)自(zi)照(zhao)度(du)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)。液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)屏(ping)等(deng)顯(xian)示(shi)圖(tu)像(xiang)時(shi),即(ji)使(shi)同(tong)一(yi)圖(tu)像(xiang),因(yin)周(zhou)圍(wei)的(de)光(guang)照(zhao)度(du)和(he)色(se)溫(wen)不(bu)同(tong)視(shi)覺(jiao)效(xiao)果(guo)也(ye)不(bu)同(tong)。使(shi)用(yong)色(se)彩(cai)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)測(ce)量(liang)環(huan)境(jing)光(guang),將(jiang)圖(tu)像(xiang)輸(shu)出(chu)的(de)亮(liang)度(du)、sewenyuzhouweihuanjingxiangjiehejinxingtiaozheng,congerkeyibiaoxianchubushouhuanjingguangzhaoduhesewenyingxiangdeshizhongheshiqiemeilidesecai。secaichuanganqizaishiwaidengduoyanghuadehuanjingxiashiyongdezhinengshoujihepingbandiannaodengyidongshebeilingyuyingyongguangfan。
ROHM的色彩傳感器 BH1745NUC
ROHM的色彩傳感器BU1745NUC擁有高靈敏度和寬動態範圍,可高精度測量環境光的照度與色溫(圖2)。通過I2C接口進行數字輸出,因此無需模擬電路設計即可輕鬆使用。該產品實現了0.005lx(LSB)的靈敏度、130μA(typ.)的工作電流以及2.1mm×2.0mm×0.6mm的小型封裝。

圖2:ROHM色彩傳感器BH1745NUC外觀
BH1745NUC通過在IC上形成光譜靈敏度特性卓越的濾波器,使傳感器對RGB各波長的幹涉更小(圖3)。與一般產品相比,利用優異的光譜靈敏度特性,可實現不受光源種類影響的高精度測量(圖4)。

圖3:BU1745NUC光譜靈敏度特性圖

圖4:BH1745NUC 照度檢測特性
色彩傳感器的應用擴展
基於BH1745NUCkegaojingduceliangzhaoduyusewendetedian,xindeyingyongzhengzairiyikuoda。zaishexiangjiyingyongzhong,keceliangzhouweidehuanjingguangbingtiaozhengchengxiangsetiao。lingwai,zaizhiwugongchangzhongyeyijingkaishiyingyongsecaichuanganqi。weicujinzhiwudeshengchang,yibanshiyongLEDdengguangyuan,ersecaichuanganqikeyonglaijiangguangyuantiaojiedaogengshihezhiwufanzhidebochang。lingwai,tongguorenyanhennanjingquebianshiguangdexiweisecha,danyunyongsecaichuanganqikeshixianshuzhihuaguanli,yinerzaiIoT領域的應用有望更加廣泛。
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