精確感知世界的智能傳感器

精確感知世界的智能傳感器

隨著人類與科技產品的互動與依賴更加密切,我們需要利用各式各樣的傳感器來感知世界,以便這些科技產品能夠更準確地做出相對的反應。本文將為您介紹各式各樣的智能傳感器,以及Silicon Labs的相關解決方案。

應用于可穿戴裝置與物聯網裝置的智能傳感器

通過智能傳感器可以感測生活中的各項數據,像是生物特征識別、濕度、磁性、光學、溫度等身體與環境數據,這些數據可運用到各式各樣的設備,做出相對應的功能,例如生物特征識別傳感器可通過PPG來偵測脈搏,濕度與溫度傳感器可用于家庭、工業環境的溫濕度監控,磁性傳感器可以針對門、窗的開啟狀態進行偵測,光學傳感器則可以進行物體檢測和人員接近檢測,這些傳感器的應用面相當大,普遍應用于可穿戴裝置與物聯網裝置。

以當前的COVID-19大流行為例,應對這一挑戰的其中一種方式便是采用技術,像是非接觸式手腕溫度傳感器,便可用于確定個人體溫是否在可接受的溫度范圍內,當隔離或社交距離難以實現時,在人們出現任何癥狀之前,對個人進行發燒篩查便是一種實際有用的策略與方法。

專注功耗而不犧牲性能的生物特征傳感器

Silicon Labs在智能傳感器的開發已經備受業界肯定,其中的生物識別傳感器基于PPG,專注于功耗而不會犧牲性能,范圍從一體化模塊到單獨的傳感器產品,提供一系列具備易用性和設計靈活性的產品,適用于各種可穿戴應用的光學心率(HR)監測和心電圖(ECG)應用。Silicon Labs的解決方案范圍從具有一流功率和性能的單獨傳感器產品,到將集成模塊與LED、光電二極管和模擬前端相結合的完整監控解決方案,再到通過藍牙傳輸心率信息的算法和無線MCU,使用Silicon Labs的傳感器將可消耗更少的功率,并實現更高的精度,同時通過心率監控解決方案簡化設計,并通過Silicon Labs的系統級集成和高級功能集,縮短產品的上市時間。

Silicon Labs推出的Si117x模塊結合了業內最低功率的光學心率解決方案和一流的功率,小型集成模塊最多支持四個不同的LED(所有的LED均可同時驅動)并簡化了光學設計。Si1172和Si1173產品還能夠與光學心率一起進行單通道ECG測量,讓您能夠增加附加價值,并從用戶那里收集更多生理信息,可應用于運動手表、耳戴式的心率管理設備、健身帶等產品。

通過完整工廠校準的溫度與濕度傳感器

Silicon Labs也針對工業和物聯網需求,推出了一系列的溫度與濕度傳感器解決方案,Si70xx(Si7013/20/21/34)單芯片相對濕度和溫度傳感器,則是采用經過驗證的最先進創新技術設計,可為相對濕度和溫度傳感器提供業界最低的功耗,使用獲得專利的行業標準低K聚合物電介質,以及CMOS混合信號集成電路來測量濕度,可提供出色的精度和長期穩定性,以及低漂移和低滯后,專為高精度應用而設計,而Si7006則是針對傳統上使用分立式濕度/溫度傳感器的低精度應用。

這些溫度與濕度傳感器均通過完整的工廠校準,所有Si70xx器件在PCB組裝期間不需要額外的濕度/溫度校準。第二代的Si7006/13/20/21器件并與模數轉換器、信號處理和I2C主機接口相結合,采用3x3 mm封裝和1.9至3.6 V寬電源電壓,而第三代的Si7034器件采用較小的2x2 mm封裝和1.67至1.98 V低電源電壓,可應用于可穿戴設備和消費設備,如資產追蹤、工業監控、物聯網節點。

低功耗和高靈敏度的磁性傳感器

Silicon Labs推出的霍爾效應磁性傳感器,可專注于低功耗和高靈敏度的物體檢測和位置感測,這些種類繁多的磁性傳感器具有一流的功率和靈敏度,可延長電池壽命、增加檢測范圍,并降低磁鐵的尺寸與成本。Silicon Labs的解決方案包含多項高級功能,包括I2C可配置性、篡改檢測和內置溫度傳感。

Si7210霍爾效應磁傳感器可允許您控制和配置器件,并按需通過I2C讀取磁場數據,具有可配置的數字輸出,允許在發生指定事件時中斷主機,是開關/鎖存器和線性輸出磁傳感器的理想替代品。Si7210磁性傳感器具有100 nA睡眠功耗與5個樣本/秒400 nA的超低功耗,可通過I2C配置器件、訪問數據和喚醒/睡眠,具備0.1%的高線性度,以及< 30 μT RMS的低噪聲,內置1℃精度的溫度傳感器,并可通過內置線圈產生測試磁場,提供單極/全極開關和鎖存器輸出,可在1.71 - 5.5 V電源范圍下運作,也提供0至70℃和-40至+125℃變體產品,支持行業標準SOT23和超薄0.37 mm DFN8封裝,可應用于門窗傳感器、電池檢測、位置感應。

性能卓越的基于紅外光學傳感器

Silicon Labs推出的光學傳感器是基于紅外,適用于物體檢測和人員接近檢測,能夠感應紫外線指數、環境光、遠距離接近度、心率/脈搏血氧飽和度和2D或3D手勢運動感應。

Silicon Labs的Si115x解決方案是具有I2C數字接口和可編程事件中斷輸出的環境光傳感器、接近度和手勢檢測器。Si115x傳感器包括雙23位模數轉換器、一個集成的高靈敏度可見光和紅外光電二極管數組、一個數字信號處理器,以及多達三個具有可編程驅動電平的集成LED驅動器。

Si115x在寬動態范圍和各種光源(包括陽光直射)下可提供卓越的性能,Si115x傳感器也可在深色玻璃罩下工作,光電二極管的響應和相關的數字轉換電路,對人造光閃爍噪聲和自然光顫動噪聲具有出色的免疫力。Si115x傳感器具有兩個或更多LED,能夠支持多軸接近運動檢測,可應用于恒溫器、門窗傳感器、采光節點。

具備高性能和可配置的溫度傳感器

Silicon Labs的溫度傳感器具有基于I2C的接口與尺寸優化的封裝,專注于高性能和可配置性,提供從±0.1到±1℃的廣泛精度,具有行業領先的功耗,可延長系統電池壽命。這些傳感器通過行業標準的I2C接口以高達400 kHz的頻率運行,采用2x2 mm或3x3 mm的小型封裝。

Silicon Labs Si705x數字溫度傳感器在整個工作電壓和溫度范圍內,提供行業領先的低功耗和高精度,這些單片CMOS IC具有帶隙溫度傳感器組件、分辨率高達14位的模數轉換器、信號處理、校準數據和I2C接口,使用新型的信號處理和模擬設計專利,使傳感器能夠在很寬的溫度和電壓范圍內保持其精度,同時消耗很少的電流。

Si705x傳感器經過完全工廠校準,采用3x3 mm DFN封裝,每秒采樣一次僅需要195nA的平均電流,只需一個鈕扣電池即可運行數年,可應用于醫療和皮膚溫度貼片、工業安全監控、物聯網傳感節點。

結語

智能傳感器已經成為電子設備感測環境的最佳利器,廣泛地應用于可穿戴裝置與物聯網節點裝置,精確地感知人體與環境的各種數據,為人們的生活帶來無窮的便利。Silicon Labs推出的一系列智能傳感器具備優異的性能與準確性,將會是相關應用產品的最佳選擇之一。

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