2015年11月3日—傳感器技術(shù)在生活中各種場(chǎng)合的應(yīng)用迅速普及。捕捉環(huán)境和移動(dòng)信息的高性能傳感器技術(shù)的開發(fā)日益增強(qiáng)，而且可使用小型電池長(zhǎng)時(shí)間工作的無線通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)、以及可進(jìn)行各種信息的存儲(chǔ)與解析的云計(jì)算技術(shù)也日益普及。與此同時(shí)，各種設(shè)備所搭載的傳感器種類與數(shù)量越來越多，將傳感器獲取的多種信息相組合并賦予新的功能意義等的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展非常迅速。這些技術(shù)在從移動(dòng)設(shè)備到汽車、工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，以及積極的生物體信息獲取和醫(yī)療保健領(lǐng)域的運(yùn)用等已經(jīng)開始迅猛發(fā)展。

在此，從ROHM的傳感器產(chǎn)品開發(fā)業(yè)績(jī)中，選取被客戶廣為采用的Kionix公司的運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)品陣容和具有獨(dú)特功能并在IoT領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛的色彩傳感器，向大家進(jìn)行介紹。

＜運(yùn)動(dòng)傳感器與應(yīng)用技術(shù)＞

?應(yīng)用日益擴(kuò)大的MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器

加速度傳感器在智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)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(jié)合、稱為“6軸”、“9軸”的運(yùn)動(dòng)傳感器也開始應(yīng)用?？勺鳛橛螒蚝蛻?yīng)用的用戶界面檢測(cè)手勢(shì)；可與GPS位置信息和運(yùn)動(dòng)傳感器的信息相結(jié)合實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航和運(yùn)動(dòng)跟蹤等。不僅如此，Bluetooth®等近距離無線技術(shù)和CPU信號(hào)處理技術(shù)等的價(jià)格越來越低廉且易于使用，作為利用各種傳感器的信息進(jìn)行功能定義的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速普及。

一個(gè)突出的例子是利用可穿戴式設(shè)備進(jìn)行的活動(dòng)量監(jiān)測(cè)。運(yùn)動(dòng)傳感器檢測(cè)人的移動(dòng)，通過解析該信息判別人是在步行、跑步或睡覺并測(cè)量活動(dòng)量。隨著傳感技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的成熟，比如旨在根據(jù)脈搏檢測(cè)睡眠質(zhì)量、甚至疾病等的預(yù)兆的應(yīng)用開發(fā)逐漸盛行。另外一個(gè)例子是工業(yè)設(shè)備等的機(jī)器運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)。通過傳感器捕捉裝置的故障預(yù)兆并采取相應(yīng)措施以防患于未然，充分運(yùn)用各種傳感器的信息管理整個(gè)生產(chǎn)體系的想法已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
運(yùn)動(dòng)傳感器在這類應(yīng)用中的應(yīng)用，需要旨在數(shù)據(jù)積累和算法開發(fā)的解析工作。在傳感器的選型過程中，不僅僅關(guān)注靈敏度和特性等性能指標(biāo)，這類應(yīng)用開發(fā)所要求的易用性和支持也尤為重要。

?Kionix公司的加速度傳感器與應(yīng)用

ROHM集團(tuán)旗下公司、總部位于美國(guó)紐約州伊薩卡市的MEMS傳感器的領(lǐng)軍公司Kionix，通過獨(dú)有的MEMS設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，在消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)、健康與保健以及汽車領(lǐng)域的應(yīng)用中，持續(xù)提供領(lǐng)先業(yè)界的性能與品質(zhì)。

其產(chǎn)品在加速度傳感器的設(shè)計(jì)和性能相關(guān)的成熟可靠的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)上，提供點(diǎn)擊檢測(cè)、畫面旋轉(zhuǎn)、手勢(shì)識(shí)別以及活動(dòng)監(jiān)測(cè)等內(nèi)置算法的附加值，因而以移動(dòng)市場(chǎng)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(shí)現(xiàn)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(chǎn)品內(nèi)置運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法，可在傳感器內(nèi)檢測(cè)出點(diǎn)擊等手勢(shì)、自由下落、設(shè)備的姿態(tài)等。另外，為了支持機(jī)器狀況監(jiān)測(cè)等新應(yīng)用，KX122-1037還可將加速度信息以高達(dá)25.6kHz的數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行輸出（High ODR功能）。例如，要想根據(jù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的的振動(dòng)檢測(cè)出故障預(yù)兆，需要在更寬的頻段分析加速度的成分。為應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)量的增加，還搭載了2kByte的FIFO。


另外，用戶基于內(nèi)置狀態(tài)機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)功能，Kionix為了使產(chǎn)品支持多樣化的應(yīng)用，特別加強(qiáng)了對(duì)可穿戴性、健康監(jiān)測(cè)、機(jī)器狀況監(jiān)測(cè)等的支持。

不僅如此，Kionix還正在開發(fā)實(shí)現(xiàn)2.0mm×2.0mm×0.6mm業(yè)界最薄封裝尺寸的KX112-1042。實(shí)現(xiàn)薄型化的同時(shí)，內(nèi)置運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法，還支持High ODR。Kionix正在不斷擴(kuò)充滿足市場(chǎng)廣泛需求的加速度傳感器產(chǎn)品陣容。
擴(kuò)展應(yīng)用的可能性的組合傳感器產(chǎn)品陣容

集成多個(gè)傳感器的組合傳感器，在元器件安裝空間要求苛刻的移動(dòng)應(yīng)用中，使應(yīng)用的功能擴(kuò)展變得更容易。Kionix一直在擴(kuò)大組合傳感器的產(chǎn)品陣容。KXG03集成三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀，實(shí)現(xiàn)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(jìn)的低功耗結(jié)構(gòu)、I2C/SPI數(shù)字接口、用來控制外部傳感器的外部輸入總線，還擁有先進(jìn)的緩沖性能、電源管理以及同步性能。優(yōu)化了功耗與噪音性能之間的平衡，確保針對(duì)溫度變化也具有優(yōu)異的偏置穩(wěn)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(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航等功能。

MEMS 陀螺儀在廣泛的消費(fèi)電子設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展非常迅猛，不同的應(yīng)用對(duì)靈敏度、精度、功耗等的規(guī)格要求也不同。Kionix一直在進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)并完善服務(wù)支持，以滿足多樣化的應(yīng)用要求。

＜色彩傳感器的原理與應(yīng)用＞

?何謂色彩傳感器

色彩傳感器是測(cè)量光的三原色成分（紅、藍(lán)、綠）各自照度的傳感器。液晶顯示屏等顯示圖像時(shí)，即使同一圖像，因周圍的光照度和色溫不同視覺效果也不同。使用色彩傳感器可測(cè)量環(huán)境光，將圖像輸出的亮度、色溫與周圍環(huán)境相結(jié)合進(jìn)行調(diào)整，從而可以表現(xiàn)出不受環(huán)境光照度和色溫影響的始終合適且美麗的色彩。色彩傳感器在室外等多樣化的環(huán)境下使用的智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

?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(dòng)態(tài)范圍，可高精度測(cè)量環(huán)境光的照度與色溫（圖2）。通過I2C接口進(jìn)行數(shù)字輸出，因此無需模擬電路設(shè)計(jì)即可輕松使用。該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)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。


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(duì)RGB各波長(zhǎng)的干涉更小（圖3）。與一般產(chǎn)品相比，利用優(yōu)異的光譜靈敏度特性，可實(shí)現(xiàn)不受光源種類影響的高精度測(cè)量（圖4）。


?色彩傳感器的應(yīng)用擴(kuò)展

基于BH1745NUC可高精度測(cè)量照度與色溫的特點(diǎn)，新的應(yīng)用正在日益擴(kuò)大。在攝像機(jī)應(yīng)用中，可測(cè)量周圍的環(huán)境光并調(diào)整成像色調(diào)。另外，在植物工廠中也已經(jīng)開始應(yīng)用色彩傳感器。為促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，一般使用LED等光源，而色彩傳感器可用來將光源調(diào)節(jié)到更適合植物繁殖的波長(zhǎng)。另外，通過人眼很難精確辨識(shí)光的細(xì)微色差，但運(yùn)用色彩傳感器可實(shí)現(xiàn)數(shù)值化管理，因而在IoT領(lǐng)域的應(yīng)用有望更加廣泛。

＜支持日益發(fā)展的傳感器應(yīng)用的ROHM集團(tuán)＞

ROHM集團(tuán)擁有引以為豪的種類眾多的環(huán)境傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器的豐富產(chǎn)品陣容。為了幫助客戶充分發(fā)揮這些傳感器的特點(diǎn)，ROHM一直在努力加強(qiáng)開發(fā)支持。2014年12月，為了強(qiáng)化傳感解決方案業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)、開發(fā)支持功能，ROHM開設(shè)了芬蘭軟件研發(fā)中心。另外，還大力提供評(píng)估環(huán)境。“Sensor Platform Evaluation Kit”就是使各種傳感器的評(píng)估和應(yīng)用開發(fā)更容易的一款評(píng)估套件。另外，面向可穿戴式應(yīng)用，還提供集成了控制多個(gè)傳感器用微控制器與近距離無線通信的參考設(shè)計(jì)（圖5）。


通過提供評(píng)估環(huán)境和參考設(shè)計(jì)，ROHM集團(tuán)持續(xù)為提供多樣化、高端化傳感器技術(shù)的附加值而貢獻(xiàn)力量。