傳感器技術(shù)在生活中各種場(chǎng)合的應用迅速普及。捕捉環(huán)境和移動(dòng)信息的高性能傳感器技術(shù)的開(kāi)發(fā)日益增強，而且可使用小型電池長(cháng)時(shí)間工作的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)和信號處理技術(shù)、以及可進(jìn)行各種信息的存儲與解析的云計算技術(shù)也日益普及。與此同時(shí)，各種設備所搭載的傳感器種類(lèi)與數量越來(lái)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用技術(shù)發(fā)展非常迅速。這些技術(shù)在從移動(dòng)設備到汽車(chē)、工業(yè)設備領(lǐng)域，以及積極的生物體信息獲取和醫療保健領(lǐng)域的運用等已經(jīng)開(kāi)始迅猛發(fā)展。
在此，從ROHM的傳感器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)業(yè)績(jì)中，選取被客戶(hù)廣為采用的Kionix公司的運動(dòng)傳感器產(chǎn)品陣容和具有獨特功能并在IoT領(lǐng)域應用日益廣泛的色彩傳感器，向大家進(jìn)行介紹。
＜運動(dòng)傳感器與應用技術(shù)＞
・應用日益擴大的MEMS運動(dòng)傳感器
加速度傳感器在智能手機等移動(dòng)設備中已廣為普及，近年來(lái)，三軸陀螺儀傳感器和地磁傳感器相結合、稱(chēng)為“6軸”、“9軸”的運動(dòng)傳感器也開(kāi)始應用�？勺鳛橛螒蚝蛻玫挠脩�(hù)界面檢測手勢；可與GPS位置信息和運動(dòng)傳感器的信息相結合實(shí)現導航和運動(dòng)跟蹤等。不僅如此，Bluetooth®等近距離無(wú)線(xiàn)技術(shù)和CPU信號處理技術(shù)等的價(jià)格越來(lái)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備進(jìn)行的活動(dòng)量監測。運動(dòng)傳感器檢測人的移動(dòng)，通過(guò)解析該信息判別人是在步行、跑步或睡覺(jué)并測量活動(dòng)量。隨著(zhù)傳感技術(shù)和應用技術(shù)的成熟，比如旨在根據脈搏檢測睡眠質(zhì)量、甚至疾病等的預兆的應用開(kāi)發(fā)逐漸盛行。另外一個(gè)例子是工業(yè)設備等的機器運行狀況監測。通過(guò)傳感器捕捉裝置的故障預兆并采取相應措施以防患于未然，充分運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)成為現實(shí)。
運動(dòng)傳感器在這類(lèi)應用中的應用，需要旨在數據積累和算法開(kāi)發(fā)的解析工作。在傳感器的選型過(guò)程中，不僅僅關(guān)注靈敏度和特性等性能指標，這類(lèi)應用開(kāi)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用
ROHM集團旗下公司、總部位于美國紐約州伊薩卡市的MEMS傳感器的領(lǐng)軍公司Kionix，通過(guò)獨有的MEMS設計與制造技術(shù)，在消費電子設備、工業(yè)、健康與保健以及汽車(chē)領(lǐng)域的應用中，持續提供領(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計和性能相關(guān)的成熟可靠的專(zhuān)業(yè)知識基礎上，提供點(diǎn)擊檢測、畫(huà)面旋轉、手勢識別以及活動(dòng)監測等內置算法的附加值，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)品內置運動(dòng)檢測算法，可在傳感器內檢測出點(diǎn)擊等手勢、自由下落、設備的姿態(tài)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(jìn)行輸出（High ODR功能）。例如，要想根據電機運轉時(shí)產(chǎn)生的的振動(dòng)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(hù)基于內置狀態(tài)機很容易實(shí)現功能，Kionix為了使產(chǎn)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(kāi)發(fā)實(shí)現2.0mm×2.0mm×0.6mm業(yè)界最薄封裝尺寸的KX112-1042。實(shí)現薄型化的同時(shí)，內置運動(dòng)檢測算法，還支持High ODR。Kionix正在不斷擴充滿(mǎn)足市場(chǎng)廣泛需求的加速度傳感器產(chǎn)品陣容。
擴展應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(chǎn)品陣容。KXG03集成三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀，實(shí)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(jìn)的低功耗結構、I2C/SPI數字接口、用來(lái)控制外部傳感器的外部輸入總線(xiàn)，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，確保針對溫度變化也具有優(yōu)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(guò)低功耗實(shí)現自主導航等功能。
MEMS 陀螺儀在廣泛的消費電子設備領(lǐng)域的應用發(fā)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(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)并完善服務(wù)支持，以滿(mǎn)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?chē)墓庹斩群蜕珳夭煌曈X(jué)效果也不同。使用色彩傳感器可測量環(huán)境光，將圖像輸出的亮度、色溫與周?chē)h(huán)境相結合進(jìn)行調整，從而可以表現出不受環(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和平板電腦等移動(dòng)設備領(lǐng)域應用廣泛。
・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，可高精度測量環(huán)境光的照度與色溫（圖2）。通過(guò)I2C接口進(jìn)行數字輸出，因此無(wú)需模擬電路設計即可輕松使用。該產(chǎn)品實(shí)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(guān)圖
BH1745NUC通過(guò)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(cháng)的干涉更�。▓D3）。與一般產(chǎn)品相比，利用優(yōu)異的光譜靈敏度特性，可實(shí)現不受光源種類(lèi)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
基于BH1745NUC可高精度測量照度與色溫的特點(diǎn)，新的應用正在日益擴大。在攝像機應用中，可測量周?chē)沫h(huán)境光并調整成像色調。另外，在植物工廠(chǎng)中也已經(jīng)開(kāi)始應用色彩傳感器。為促進(jìn)植物的生長(cháng)，一般使用LED等光源，而色彩傳感器可用來(lái)將光源調節到更適合植物繁殖的波長(cháng)。另外，通過(guò)人眼很難精確辨識光的細微色差，但運用色彩傳感器可實(shí)現數值化管理，因而在IoT領(lǐng)域的應用有望更加廣泛。
＜支持日益發(fā)展的傳感器應用的ROHM集團＞
圖5：傳感器、近距離無(wú)線(xiàn)、微控制器的參考設計例
ROHM集團擁有引以為豪的種類(lèi)眾多的環(huán)境傳感器和運動(dòng)傳感器的豐富產(chǎn)品陣容。為了幫助客戶(hù)充分發(fā)揮這些傳感器的特點(diǎn)，ROHM一直在努力加強開(kāi)發(fā)支持。2014年12月，為了強化傳感解決方案業(yè)務(wù)的設計、開(kāi)發(fā)支持功能，ROHM開(kāi)設了芬蘭軟件研發(fā)中心。另外，還大力提供評估環(huán)境�！癝ensor Platform Evaluation Kit”就是使各種傳感器的評估和應用開(kāi)發(fā)更容易的一款評估套件。另外，面向可穿戴式應用，還提供集成了控制多個(gè)傳感器用微控制器與近距離無(wú)線(xiàn)通信的參考設計（圖5）。
通過(guò)提供評估環(huán)境和參考設計，ROHM集團持續為提供多樣化、高端化傳感器技術(shù)的附加值而貢獻力量。 |
