盤點(diǎn)2017年最新傳感技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域

隨著各種傳感器逐漸成為移動(dòng)裝置的標(biāo)準(zhǔn)配備，接下來(lái)的問(wèn)題是他們還可能擴(kuò)展在哪些領(lǐng)域的應(yīng)用。

在日前于加州舉行的年度傳感器博覽會(huì)（Sensors Expo）上，各種創(chuàng)新技術(shù)與應(yīng)用如雨后春筍般涌現(xiàn)，持續(xù)在傳感器以及為其實(shí)現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)中尋找真正的市場(chǎng)。

智能手機(jī)搭載可攜式雷達(dá)

在超過(guò)220多家的參展商中，我們有幸訪問(wèn)到新創(chuàng)公司OmniPresense執(zhí)行長(zhǎng)Rob Frizzell。OmniPresense可說(shuō)是短距離雷達(dá)市場(chǎng)的先驅(qū)，Rob Frizzell則是這家自籌資金（self-funded）公司的創(chuàng)辦人之一。他說(shuō)：“沒有人把雷達(dá)看得像傳感器一樣重要，而且，目前除了我們以外，這里只有另外一家雷達(dá)公司?！?/p>

該公司以現(xiàn)成的芯片設(shè)計(jì)了一款24GHz的雷達(dá)模組，可直接插在智能型手機(jī)的USB上執(zhí)行。該雷達(dá)模組的主動(dòng)功耗約1.4W，可在長(zhǎng)達(dá)5公尺的距離內(nèi)追蹤個(gè)人，或追蹤汽車達(dá)10公尺。

該公司早期的目標(biāo)在于為高階機(jī)器人與無(wú)人機(jī)開發(fā)避免碰撞系統(tǒng)。Frizzell指出，最近在當(dāng)?shù)卦?jīng)發(fā)生無(wú)人機(jī)撞上電線而燒毀的意外，一度造成當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)停電。

Frizzell說(shuō)：“如果你花了500美元買無(wú)人機(jī)，就會(huì)希望它能修好?！盕rizzell還曾經(jīng)任職60GHz新創(chuàng)公司SiBeam。

長(zhǎng)期來(lái)看，F(xiàn)rizzell在智能家庭和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）領(lǐng)域看到了各式各樣的目標(biāo)市場(chǎng)。該公司計(jì)劃在其模組上擴(kuò)展API，以提供有關(guān)物件運(yùn)動(dòng)、速度與其他參數(shù)的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用日益廣泛的智能推論。

以動(dòng)作傳感器測(cè)量撞擊力

在智能型手機(jī)的加持下，加速度計(jì)已經(jīng)廣為流行了，接下來(lái)的問(wèn)題是他們還可能應(yīng)用在哪里。亞德諾半導(dǎo)體（ADI）在此看到了資產(chǎn)追蹤方面的新應(yīng)用，打造出一款可提供撞擊強(qiáng)度數(shù)據(jù)的新元件。

這就是ADI在今年3月推出的ADXL372動(dòng)作傳感器，它可用于運(yùn)動(dòng)頭盔、保護(hù)軌以及高價(jià)值的包裹等各種應(yīng)用，功耗僅1-20微安（uA）。

據(jù)ADI光學(xué)產(chǎn)品經(jīng)理表示，在新的用例中找出投資報(bào)酬率（ROI）是近來(lái)最主要的挑戰(zhàn)之一。例如，許多人認(rèn)為監(jiān)控空氣品質(zhì)是智能城市的熱門應(yīng)用，但政府有時(shí)會(huì)擔(dān)心這樣的部署可能只是透露出富裕地區(qū)的空氣品質(zhì)比貧困地區(qū)更好的訊息。

Rohm從芯片跨入系統(tǒng)

預(yù)計(jì)在今年底，羅姆（Rohm）將利用傳感器推動(dòng)其系統(tǒng)業(yè)務(wù)。該公司旗下Lapis Semiconductor日前打造出一款環(huán)境傳感器，計(jì)劃在興起中的精密農(nóng)業(yè)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。該智能裝置嵌入了該公司的溫度/濕度/pH值傳感器、控制器板以及900MHz收發(fā)器。

無(wú)線IoT：LPWA vs.蜂巢式技術(shù)

微芯科技（Microchip）與一家新創(chuàng)公司聯(lián)手展示一款電子捕鼠器，其中內(nèi)建了微芯的LoRa模組（上圖），以及Sigfox網(wǎng)絡(luò)（下圖）的ATA8520模組。意法半導(dǎo)體（ST）則與村田（Murata）共同展示一款電路板，它采用了以ST芯片實(shí)現(xiàn)的LoRa和Sigfox網(wǎng)絡(luò)。

各種產(chǎn)品展示顯示供應(yīng)商仍普遍看好低功率廣域（LPWA）技術(shù)。盡管目前的量仍低（僅數(shù)千單位），但業(yè)界對(duì)于新興領(lǐng)域的興趣十分濃厚，而還有一些抱持觀望態(tài)度的人則高談部署數(shù)百萬(wàn)臺(tái)的計(jì)劃。確實(shí)，在ST展位上的一位Sigfox代表就表示，目前雖然有高達(dá)1，900萬(wàn)的預(yù)訂，但他并不會(huì)對(duì)實(shí)際的部署發(fā)表意見。

這位來(lái)自Sigfox的代表說(shuō)，Sigfox網(wǎng)絡(luò)由于干擾較低，因而容量較LoRa更高。此外，其廣播模式也比依靠點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的LoRa網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定可靠。

LoRa則聲稱擁有更大的生態(tài)系統(tǒng)，以及更開放的商業(yè)模式，而且目前已經(jīng)有多家網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商都部署了這項(xiàng)技術(shù)。相形之下，Sigfox以一種受控管的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，因此，這無(wú)疑是一場(chǎng)蜂巢式網(wǎng)絡(luò)與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)典之戰(zhàn)。

談到蜂巢式技術(shù)，Verizon的代表指出，營(yíng)運(yùn)商至今已部署了數(shù)千個(gè)LTE-M模組。該公司期望在2018年底開始提供的后續(xù)窄頻IoT（NB-IoT）模組可望降價(jià)至10+美元，約較10美元的LoRa / Sigfox模組稍高。

Verizon的代表說(shuō)，蜂巢式營(yíng)運(yùn)商正積極地為數(shù)據(jù)服務(wù)定價(jià)。過(guò)去每月花費(fèi)數(shù)十美元的服務(wù)，如今，根據(jù)數(shù)據(jù)量和使用情況，每年僅需花費(fèi)數(shù)十美元。

模組供應(yīng)商N(yùn)imbeLink則將資產(chǎn)追蹤視為最成熟的IoT市場(chǎng)之一。該公司正為其蜂巢式模組提供堅(jiān)固的塑料外殼，讓用戶可在今年稍晚開始導(dǎo)入不同的封裝與堆疊中。

NimbeLink執(zhí)行長(zhǎng)兼共同創(chuàng)辦人Scott Schwalbe表示：“我們每天都會(huì)聽到有人說(shuō)希望追蹤每一項(xiàng)資產(chǎn)都是免費(fèi)的。”

法國(guó)電信營(yíng)運(yùn)商Orange已在法國(guó)和其他地區(qū)部署LoRa網(wǎng)絡(luò)。該公司的一位技術(shù)主管在會(huì)中表示，Orange的理想客戶包括那些幫忙找回遺失行李的公司，因?yàn)镺range的服務(wù)支援優(yōu)質(zhì)的內(nèi)部與外部連接性。

智能手表靠身體發(fā)熱運(yùn)作

加州新創(chuàng)公司Matrix Industries展示一款獨(dú)特的熱電產(chǎn)生器，采用矽材料取代較昂貴且具毒性的碲化鉍。該公司的首款商用產(chǎn)品是搭載電子墨水顯示器的基本款智能手表，最特別之處在于它是靠使用者手腕產(chǎn)生的熱而驅(qū)動(dòng)的。

Matrix正加緊出貨來(lái)自Indiegogo的11，000只智能手表訂單。不過(guò)，該公司也在觀察其他可能的市場(chǎng)，包括石油與天然氣，因?yàn)檫@一類產(chǎn)品具有高達(dá)700度的溫差，可望達(dá)到數(shù)百瓦的發(fā)電能力。

該公司業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理Dave Millman表示：“我們目前先從穿戴式裝置著手，因?yàn)檫@是最困難的應(yīng)用。”Matrix Industries是由加州理工學(xué)院的好幾位博士生聯(lián)手成立的。

傳感器接口贏得最佳產(chǎn)品獎(jiǎng)

AMS AG的智能配件通訊接口獲得了今年Sensors Expo的最佳產(chǎn)品獎(jiǎng)（best of show award）。ACI透過(guò)采用專有協(xié)議的一條電力線，以小型主/從芯片從多個(gè)傳感器傳送數(shù)據(jù)。這一鏈路可減少頭戴式耳機(jī)內(nèi)部的走線，同時(shí)還能增加更多的傳感器功能，例如在語(yǔ)音通話中消除雜訊、LED燈以及手勢(shì)識(shí)別等。

心率監(jiān)測(cè)器實(shí)現(xiàn)KHz級(jí)采樣

Rohm還展示其最新的光學(xué)心率監(jiān)測(cè)器BH17926LC，內(nèi)建于智能戒指中。這款消費(fèi)級(jí)裝置可支援達(dá)KHz級(jí)的采樣，輕松測(cè)量心率收縮數(shù)據(jù)。

參考設(shè)計(jì)瞄準(zhǔn)IoT、穿戴式裝置

隨著傳感器應(yīng)用普及，芯片制造商開始將更多的功能封裝于參考設(shè)計(jì)模組上；這些參考設(shè)計(jì)是專為開發(fā)人員在設(shè)計(jì)IoT節(jié)點(diǎn)或穿戴式裝置而打造的。

Microchip的模組采用其Cortex-M0 MCU、BLE、小型加密引擎，以及來(lái)自Bosch與Vishay的3個(gè)動(dòng)作與環(huán)境傳感器；傳輸時(shí)功耗約5mA。

意法半導(dǎo)體（ST）的開發(fā)套件包括自家的邏輯元件、傳感器以及LED驅(qū)動(dòng)器。它還支持SD卡。

研究人員展示多款計(jì)劃冰山一角

有鑒于傳感器發(fā)展空間廣大，法國(guó)研究機(jī)構(gòu)CEA-Leti如今已有多達(dá)30項(xiàng)傳感器計(jì)劃正進(jìn)行中。CEA-Leti在會(huì)中展示幾款研發(fā)成果，包括現(xiàn)由Promo1D進(jìn)行商用化的E-Thread纖維。

這種E-Thread纖維采用肉眼幾乎看不到的（190mm x 0.4mm x 0.4mm） MEMS元件，連接兩條可水洗的導(dǎo)線，可用于紡紗或編織。E-Thread芯片可用于RFID標(biāo)簽、溫度傳感器或連接LED燈。

此外，Leti還展示四款采用不同技術(shù)的氣體傳感器，分別以不同的精確度為各種氣體進(jìn)行偵測(cè)。該領(lǐng)域的產(chǎn)品價(jià)格范圍也相當(dāng)廣泛，從1美元的消費(fèi)裝置，到石油與天然氣公司所用的1萬(wàn)美元工業(yè)級(jí)設(shè)備均囊括在內(nèi)。