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物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器技術(shù)動(dòng)向及布局分析


IoT的火爆發(fā)展給傳感器市場(chǎng)帶來(lái)了巨大的商機(jī),尤其對(duì)傳感器的需求會(huì)更加的高級(jí)并且多樣化。要感知物聯(lián)網(wǎng)中的元素并做相應(yīng)的信息化處理,為用戶(hù)提供分析和服務(wù),前提都是傳感器。所以IoT時(shí)代傳感器的特征之一就是多樣化。故ADI為此在近年推出了光傳感器,磁阻傳感器,壓力傳感器等,在種類(lèi)上對(duì)于傳統(tǒng)的MEMS加速度計(jì),陀螺儀,IMU,隔離,溫度,接觸等傳感器外進(jìn)行優(yōu)化豐富。


另一方面是智能化,傳統(tǒng)傳感器就是把自然界的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以便于數(shù)字化處理,但在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,更有價(jià)值的是數(shù)據(jù)分析以及基于此的后續(xù)服務(wù),所以要求傳感器本身要更智能化,才能產(chǎn)生更高的附加值。比如針對(duì)工業(yè)市場(chǎng),用加速度計(jì)產(chǎn)品做振動(dòng)分析應(yīng)用。如果芯片廠商只能提供一個(gè)加速度計(jì),那就是單純的提供原始數(shù)據(jù),也就是初級(jí)傳感功能;更高一級(jí)的是對(duì)原始數(shù)據(jù)做信號(hào)調(diào)理,數(shù)字化輸出,甚至是同時(shí)提供時(shí)序信息和頻域信息,這樣附加值就多了一些;再高一級(jí)是針對(duì)時(shí)序和頻域信息,在有問(wèn)題發(fā)生時(shí),給出警報(bào)信號(hào),讓用戶(hù)馬上采取措施,此時(shí)附加值更高;最高級(jí)是根據(jù)一系列分析,在問(wèn)題還沒(méi)發(fā)生時(shí),就能預(yù)知是哪個(gè)部件造成的問(wèn)題并給出相應(yīng)的解決方案,這就不單單是提供硬件解決方案了,還包括軟件算法,以及經(jīng)驗(yàn)分析,此時(shí)才能把傳感器的價(jià)值最大化,可以稱(chēng)之為智能化的傳感器,或者說(shuō)高附加值的傳感器。

針對(duì)這方面,ADI充分利用自己渝50年的信號(hào)調(diào)理經(jīng)驗(yàn),將前端傳感器、信號(hào)調(diào)理、數(shù)字化處理、算法分析等集成到一顆器件中,給用戶(hù)提供“單芯片”的,“即買(mǎi)即用”解決方案。比如ADI的振動(dòng)分析傳感器ADIS16228,它里面就集成了工業(yè)級(jí)3軸的加速度傳感器,信號(hào)調(diào)理,ADC采樣,基于處理器的FFT分析,并可根據(jù)分析結(jié)果在本地給出報(bào)警信號(hào)。

最后一個(gè)特征是指標(biāo)要求多樣化、嚴(yán)格化。為了滿(mǎn)足不同的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)需求,對(duì)傳感器提出了多樣化的指標(biāo)要求。針對(duì)不同應(yīng)用,會(huì)要求某項(xiàng)指標(biāo)做到極致。比如運(yùn)動(dòng)健康監(jiān)測(cè)產(chǎn)品,用戶(hù)不希望總要想著頻繁充電,這就要求傳感器的功耗要足夠低,以讓電池能持續(xù)工作一個(gè)月,甚至是一年,十年的時(shí)間。再比如工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品,用戶(hù)希望控制精度達(dá)到厘米甚至毫米級(jí),這就要求傳感器的噪聲要足夠低,溫漂足夠小,長(zhǎng)期穩(wěn)定性足夠好。

對(duì)此ADI有定制一些極致的產(chǎn)品。比如針對(duì)運(yùn)動(dòng)健康監(jiān)測(cè)類(lèi)的ADXL362,用戶(hù)希望在運(yùn)動(dòng)時(shí)啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析,在相對(duì)靜止時(shí),系統(tǒng)可以休眠以節(jié)省功耗。實(shí)現(xiàn)類(lèi)似功能,ADXL362的功耗只有270nA左右,對(duì)于像CR2032這樣的紐扣電池,用ADXL362實(shí)現(xiàn)這樣功能,可以持續(xù)工作93年。當(dāng)然,一旦進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài),做走路或跑步的運(yùn)動(dòng)分析時(shí),需要加速度計(jì)提高輸出數(shù)據(jù)速率,一般常用是100Hz左右,這時(shí)ADXL362的功耗是1.8uA左右。還有些產(chǎn)品希望用加速度計(jì)的單擊和雙擊功能來(lái)做人機(jī)交互,這時(shí)需要更高的加速度輸出數(shù)據(jù)速率,最高可達(dá)400Hz,而即使此時(shí),在最高3.5V供電的情況下,ADXL362的功耗也只有5uA左右。正因?yàn)檫@些超低功耗的性能,才幫助某些可穿戴產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了一個(gè)月甚至是一年的待機(jī)時(shí)間。


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