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標(biāo)題: 看生物傳感器如何玩轉(zhuǎn)可穿戴設(shè)備 [打印本頁(yè)]

作者: 寂靜天花板 時(shí)間: 2015-9-16 20:33
標(biāo)題: 看生物傳感器如何玩轉(zhuǎn)可穿戴設(shè)備
根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)IDC預(yù)測(cè),，在未來(lái)幾年,，智能手表、手環(huán)等手戴產(chǎn)品將一直領(lǐng)跑整個(gè)可穿戴市場(chǎng),。IDC稱,，2015年手戴設(shè)備出貨量將達(dá)到4070萬(wàn)部，占據(jù)可穿戴設(shè)備出貨量的九成,。由于手戴產(chǎn)品能幫助人們分析日常行為活動(dòng),，極大地改善了我們的生活方式，因此與之相關(guān)的可穿戴技術(shù)受到了越來(lái)越多的關(guān)注度,。
我們知道,，一個(gè)典型的可穿戴設(shè)備通過(guò)一個(gè)外部設(shè)備整合用戶數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)分析并顯示用戶信息,。可穿戴設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)傳感器,、存儲(chǔ)器件,、連接器件（射頻控制器）、顯示屏及電池,。目前市場(chǎng)上最有名的的可穿戴電子設(shè)備當(dāng)屬智能手表,、健身手環(huán)及活動(dòng)檢測(cè)器，這些設(shè)備通過(guò)一個(gè)或者多個(gè)傳感器測(cè)量和捕獲用戶信息,。因此，手戴產(chǎn)品對(duì)傳感器有著高應(yīng)用需求,，促使整個(gè)傳感器迅猛增長(zhǎng),。據(jù)世強(qiáng)產(chǎn)品經(jīng)理羅光川表示：“可穿戴設(shè)備在全球引起廣泛關(guān)注，這種趨勢(shì)在中國(guó)尤為明顯,。作為可穿戴設(shè)備重要組成部分的傳感器因此變得炙手可熱,。”

他表示,，目前一些較新的可穿戴設(shè)備利用光學(xué)傳感器來(lái)追蹤生命指標(biāo),。Siliconlabs擁有的高性能、低功耗的傳感器產(chǎn)品,，如紫外線傳感器,、紅外光/環(huán)境光傳感器等等，可感應(yīng)出UV指數(shù),、環(huán)境光,、心率/脈搏血氧飽和度以及2D或者3D手勢(shì)應(yīng)移動(dòng)等。世強(qiáng)憑借廣泛的目標(biāo)客戶群使得傳感器業(yè)務(wù)獲得大幅增長(zhǎng),。羅光川介紹到：“針對(duì)可穿戴設(shè)備,，Siliconlabs開發(fā)的生物傳感器Si1132/4X系列，主要用于測(cè)量人們的心跳,、血壓,，追蹤陽(yáng)光紫外線強(qiáng)度等，并且這些傳感器致力于小尺寸以應(yīng)對(duì)可穿戴領(lǐng)域的挑戰(zhàn),�,！�

Si1132是Siliconlabs推出的全球首款單芯片數(shù)字紫外線指數(shù)傳感器，支持UV指數(shù)檢測(cè),，可作為智能可穿戴和保健應(yīng)用的首選,。由于集成了光傳感器，因此Si1132可自動(dòng)調(diào)整顯示來(lái)優(yōu)化功耗并使人眼更為舒適,，并且與加速度計(jì)配合能實(shí)現(xiàn)睡眠追蹤,。人體接收適度的紫外線是可取的,，但是過(guò)度的照射則會(huì)引起致命的皮膚癌。羅光川表示：“在紫外線檢測(cè)應(yīng)用中,，Si1132可提供實(shí)時(shí)的累積的紫外線指數(shù)照射,，從而能幫助人們降低患皮膚癌的風(fēng)險(xiǎn)，輕松愉快享受健康的戶外生活,，因此Si1132已成功地應(yīng)用于健康手環(huán)和健康戒指上,。在接近/環(huán)境光檢測(cè)應(yīng)用中，Si1132具有強(qiáng)大的長(zhǎng)距離接近檢測(cè),，在室內(nèi)可達(dá)到2米,。世強(qiáng)看好Si1132在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)和消費(fèi)中的顯示接口應(yīng)用,，接近功能可用于喚醒設(shè)備,。比如物聯(lián)網(wǎng)控制面板檢測(cè)到人喚醒、遠(yuǎn)程控制檢測(cè)到人喚醒,、可視門鈴檢測(cè)到人喚醒以及非接觸式干手器等,。此外，環(huán)境光傳感器自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器亮度,，從而提高可閱讀性,，減少眼睛負(fù)擔(dān)，并降低電量消耗,�,！�

具體到產(chǎn)品技術(shù)，Si1132的電池壽命超長(zhǎng),，在1Hz采樣頻率下的功耗僅為1.2uA,，采用2×2×0.65毫米QFN封裝，并且在出廠前校準(zhǔn)提高了產(chǎn)品的一致性,。Si1132配備I2C接口此外,，Si1132牢靠的傳感架構(gòu)內(nèi)包含一個(gè)高達(dá)128klux感應(yīng)能力的光傳感器，因此在寬動(dòng)態(tài)范圍光源內(nèi)Si1132依舊保持性能不便,。羅光川指出,，Si1132單芯片方案集成了光敏二極管、ADC和信號(hào)處理功能,，從而簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和具有高靈敏度,，可在包括深色玻璃在內(nèi)的各種材料覆蓋下工作。

另外,，Siliconlabs推出的Si114X系列UV和IR接近/環(huán)境光傳感器在紫外線和光環(huán)境功能上和Si1132一樣,。兩者不同的是Si114X根據(jù)型號(hào)提供單、雙和三個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器集成選項(xiàng),，并且能為為手勢(shì)識(shí)別提供15級(jí)可選擇的驅(qū)動(dòng)等級(jí),。據(jù)羅光川介紹：“Si114X系列可應(yīng)用于心率和血氧測(cè)量和生物計(jì)量,、最長(zhǎng)距離可達(dá)1.5m的長(zhǎng)距離接近檢測(cè)以及先進(jìn)的2D和3D手勢(shì)檢測(cè)等。如LG心率耳塞就使用了Si114X,�,！敝档靡惶岬氖牵琒i114X還是革新的超低功耗單脈沖傳感器,，最小化IRLED導(dǎo)通時(shí)間為25.6us,。羅光川特別強(qiáng)調(diào)，Si114X具有多個(gè)LED無(wú)觸摸2D和3D手勢(shì)感應(yīng),，即使是在陽(yáng)光照射下,，也有非常高的動(dòng)態(tài)范圍。

從上圖可以看出,，Si114X最多能集成3個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器,。LED驅(qū)動(dòng)器的作用是為健康和健身跟蹤器通過(guò)反射式心率和血飽和度測(cè)量功能，非接觸式接口能支持終端用戶遠(yuǎn)距離控制,。SI114X系列內(nèi)部帶有一個(gè)或多個(gè)紅外發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電流可以通過(guò)寄存器進(jìn)行設(shè)置,，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)外接的紅外發(fā)射二極管發(fā)出紅外光（波長(zhǎng)范圍一般在750到950之間,。850nm最好），當(dāng)有人或其他物體接近時(shí),，發(fā)出的紅外光被反射回到接近傳感器的紅外光接收窗口,，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的ADC轉(zhuǎn)換，再通過(guò)I2C接口電路發(fā)送給MCU,，就可以根據(jù)計(jì)算出的光強(qiáng)大小,，得出有人或物體在接近。Si1146和Si1147支持高級(jí)運(yùn)動(dòng)和手勢(shì)感應(yīng),，Si1146可以實(shí)現(xiàn)Z軸和X軸運(yùn)動(dòng)感應(yīng)和非接觸式控制,，而Si1147添加了第三軸，可以實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)感應(yīng),。兩個(gè)傳感器提供的反射測(cè)量能夠進(jìn)行后處理,，以進(jìn)一步判別手勢(shì)。

在手戴產(chǎn)品系統(tǒng)中,，若是離散組件較多,，不僅會(huì)增加電兼容和測(cè)試方面的復(fù)雜性，還會(huì)增加功耗,、BOM成本以及PCB尺寸等,。Siliconlabs的UV指數(shù)傳感器IC單芯片解決方案可針對(duì)性地解決上述問(wèn)題。羅光川表示,，該方案的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在2mm×2mm封裝的單芯片IC中集成了UV指數(shù)傳感器和數(shù)字處理電路,，直觀來(lái)說(shuō),，在8.5英寸寬的頁(yè)面中可防治655顆UV指數(shù)傳感器IC。由于具有超低功耗架構(gòu),，用戶使用SiliconlabsUV指數(shù)傳感器幫助用戶采用小電池實(shí)現(xiàn)可穿戴薄設(shè)計(jì),，同時(shí)在每秒一次的UV測(cè)量速率下平均電路低至1.2uA，從而延長(zhǎng)了電池壽命,。羅光川表示：“世強(qiáng)不但提供功能豐富的各類傳感器產(chǎn)品,，而且我們將不斷深化與原廠的合作，憑借世強(qiáng)廣泛的分銷網(wǎng)絡(luò)為客戶提供更好的服務(wù),，同時(shí)為客戶提供及時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用支持,。”

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