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          三畅创新研发仪表、助力工业自动化升级

          传感器创新涵盖了广泛的解决方案

          来源: 作者: 发布日期:2020-06-03 11:09:38

           为物联网时代做好准备

                 为响应对高性能和集成解决方案的需求,传感器制造商继续努力。随着物联网和智能边缘应用的激增,传感器正朝着更小,低功耗的设计方向发展,以满足这些系统的新要求。
           
                 传感器通常是嵌入式系统设计的默默无闻的英雄,它们承担着与真实模拟世界进行接口的关键工作。随着物联网(IoT)现象的兴起,传感器创新必须与时俱进。结果,传感器和传感器接口设备的制造商一直在努力开发高度集成的高性能设备。
           
                 由于它们习惯于与模拟世界紧密合作,因此微控制器(MCU)和模拟IC供应商成为过去12个月中许多传感器技术和产品开发的领导者。尽管传感器的主题范围太短,无法撰写一篇文章,但非常新的新型传感器产品快照涵盖了多种类型,包括医疗保健传感器,温度传感器,MEMS加速度传感器,电流传感器,毫米波传感器等。
           
           
                 智能手机设计大胜3月,Maxim Integrated宣布其MAX30101心率传感器已集成到Fujitsu Connected Technologies 的Raku Raku智能手机F-01L  中。测量心率和睡眠模式的智能手机可用于计步器等应用。借助MAX30101,智能手机还可以测量压力水平和动脉老化。Raku Raku智能手机F-01L深受老年人欢迎,其设计使即使是初次使用智能手机的人也可以舒适地使用它。
           
                 使用设计的MAX30101心率传感器,Raku Raku智能手机F-01L不仅可以测量心率和睡眠模式,还可以测量压力水平和动脉衰老。
                 MAX30101能够使用Fujitsu Connected Technologies生产的复杂算法精确测量生命体征。通过集成各种功能,该模块提供了完整的系统解决方案,以简化移动和可穿戴设备的设计过程。传感器使用单个1.8 V电源和用于内部LED的单独5 V电源供电。可以通过具有接近零待机电流的软件关闭该模块,从而使电源轨始终保持通电状态。通过标准的I 2 C兼容接口进行通信,并且在-40°C至+ 85°C的温度范围内工作。
           
                 该器件采用纤巧(5.6毫米×3.3毫米×1.55毫米)的14引脚光学模块,可提供低于1 mW的极低功耗和超低关断电流(典型值为0.7μA)。由于集成了内部LED,光电探测器,光学元件和具有环境光抑制功能的低噪声电子设备,因此该设备易于实现。
           
          物联网
                 的温度传感器物联网正在推动传感器制造商重新考虑其许多方法。例如,温度测量对于许多物联网实施的功能至关重要,因此开发人员必须集成温度传感器,以降低功耗和降低应用中的系统电压。为了满足这些需求,去年10月,Microchip Technology推出了五个新的1.8 V温度传感器,包括它声称的业界非常小的具有标准引线间距的五通道温度传感器。EMC181x温度传感器系列还引入了系统温度变化率报告功能,该功能可提供有关系统温度如何波动的高级警告。
           
                 EMC181x温度传感器系列提供温度变化率报告,该功能可提供有关系统温度如何波动的高级警告。
          使用单个集成温度传感器监控多个位置的温度,可降低电路板的复杂性并简化设计。EMC181x温度传感器系列提供1.8 V操作的各种远程通道,以满足2到5个通道的不同设计需求。该系列非常适合从3.3 V系统迁移到较低电压轨的应用,例如电池供电的IoT应用,个人计算设备,FPGA和GPU。
           
                 EMC181x系列在寄存器和电压方面均与Microchip的3.3 V EMC14xx温度传感器兼容,从而可以测试并实现向1.8 V的移植。利用8引脚2×2 mm占位面积的三通道传感器和10引脚2 mm×2.5 mm占位面积的10通道,这些传感器还可以减少远程温度监控所需的设备数量。
           
                 具有测量系统温度变化率的能力,EMC181x器件提供二维温度感测。除了报告常规温度外,该功能还向客户通知系统中的温度变化率,并共享有助于更好地调节应用程序的数据。该系统非常适合闭环控制回路系统和其他优先考虑较低电压轨的应用,它可以提早通知温度升高或降低,以防止潜在的系统故障。
           
          组合的传感器功能
                 当今的芯片集成水平使许多功能可以在单个设备上组合,而传感器也正在风起云涌。在这些方面的一个例子中,意法半导体(ST)于4月发布了其LIS2DTW12器件,该器件在单个裸片上结合了MEMS 3轴加速度计和温度传感器,用于空间受限且对电池敏感的探测器,例如运输跟踪器,可穿戴设备和IoT端点。0.8°C的感测精度可提供与独立标准温度传感器相当的精度。
           
                 LIS2DTW12在单个裸片上结合了MEMS 3轴加速度计和温度传感器,用于空间受限且对电池敏感的探测器,例如运输跟踪器,可穿戴设备和IoT终端。
                 除了增强的温度补偿功能外,加速度传感器还利用65种不同的用户模式的灵活性提供了灵活性,从而使开发人员能够优化功耗和噪声以满足特定应用的需求。它具有用户可选的满量程范围,非常大±16 g,并以1.6 Hz至1600 Hz的输出数据速率测量加速度。
           
                 ST表示,该器件的封装高度仅为0.7毫米,比其他组合传感器低约30%。LIS2DTW12允许额外的电池容量以延长运行时间。省电功能使设备在两次充电之间走得更远。其中包括50 nA的掉电模式,低至1 µA以下的多种工作模式,用于处理加速度计信号的专用内部引擎以及大型32级FIFO,以减少来自主控制器的干预。
           
                 LIS2DTW12通过高速I 2 C / SPI端口提供16位加速度计数据和12位温度数据,并允许按需进行单个数据转换。运动引擎执行自由落体和唤醒检测,单次/两次轻击识别,活动/不活动,静止/运动检测,纵向/横向检测以及6D / 4D方向。ST还内置了自检功能,以验证传感器是否正常工作。LIS2DTW12的额定温度范围为-40°C至+ 85°C,采用2.0mm×2.0mm×0.7mm超薄LGA-12塑料焊盘栅格阵列封装。
           
          电流传感器
                 传感器技术创新的一个领域是电流传感,这是工业控制系统中的一项重要技术。就其本身而言,2月,ACEINNA宣布了其用于工业和电源应用的±5 A,±20 A和±50 A电流传感器MCx1101系列。该公司称该系列为市场上非常好款基于AMR的高精度,宽带宽电流传感器。ACEINNA说,尽管市场上还有其他基于AMR的电流感测解决方案,但它们需要大量集成才能使其正常工作。MCx1101设备即插即用。
           
                 MCx1101是完全集成的双向电流传感器,具有很高的DC精度和动态范围。±20 A版本的典型精度为±0.6%,并保证在85°C时达到±2.0%(非常大值)的精度。
          MCx1101是完全集成的双向电流传感器,具有很高的DC精度和动态范围。例如,±20 A版本的典型精度为±0.6%,并保证在85°C时达到±2.0%(非常大值)的精度。这些电流传感器还保证在整个温度范围内具有±60 mA的偏移量,或FSR(非常大值)的±0.3%,这意味着在大约10:1的电流范围内可以实现高精度。与kao_qian的基于霍尔传感器的设备相比,动态范围大约提高了10倍。
           
                 这些器件结合了高精度,1.5 MHz信号带宽,行业基准相移与频率以及4.8 kV隔离特性,使其非常适合用于高性能电源,逆变器和电源的快速电流控制环路中的高端和低端检测。电机控制应用。MCx1101的快速响应和高带宽也适用于基于SiC和GaN的功率级快速切换,使电源系统设计人员能够利用宽带隙开关实现的更高速度和更小组件。输出阶跃响应时间为0.3 µs。
           
                 MCx1101还提供了集成的过电流检测标志,以帮助实现OCP(过电流保护),这是现代电源系统中所必需的。过电流检测响应时间为0.2 µs。该系列包括±50 A,±20 A和±5 A量程,并提供固定增益(MCA1101)和比例增益(MCR1101)版本。它采用符合行业标准的SOIC-16封装,具有低阻抗(0.9mΩ)电流路径,并通过了UL / IEC / EN认证,可用于隔离应用。
           
          无芯电流传感器
                 还推出了针对工业应用的电流传感器,英飞凌上月(5月)推出了包括精确和稳定的无芯霍尔传感器的电流传感器家族的新成员。它们具有灵活性,因为系统开发人员可以单独编程产品参数,例如电流范围,过流阈值和输出模式。非常好款产品XENSIV TLI4971的测量范围为±25 A至±120 A。它适用于工业应用,例如高达50 kW的电力驱动器或光伏逆变器。该公司表示,将于2020年发布的产品系列的其他成员将有资格在汽车应用中使用。
           
                 XENSIV TLI4971电流传感器的测量范围为±25 A至±120A。它适用于工业应用,例如高达50 kW的电力驱动器或光伏逆变器。
                 无芯开环电流传感器提供准确而稳定的电流测量-作为模拟输出电压提供。基于英飞凌的温度和应力补偿技术,室温下的灵敏度误差低至2%。通过单点系统内校准可以将其降低到2%以下。此外,即使在嘈杂的环境中,由于相邻电流线或杂散磁场的串扰,两个霍尔单元的差分测量也可确保高精度。
           
                 TLI4971具有两个用于快速过流信号的输出引脚。系统开发人员可以对过电流信号的阈值电平进行编程,从而将其用于系统要求,而无需其他外部组件。这些信号可用于预警和系统关闭。此外,该设备还在电源电压过高或过低的情况下提供信号。
           
                 由于采用了无芯设计,因此TLI4971可装入8mm x8mm x 1mm无引线QFN型封装(TISON-8)。电流轨的布局可为120 A以下的电流提供同类非常佳的热性能,而无需额外成本。该设备旨在用于高压应用,并具有高达1.1 kV的电流隔离。
           
          毫米波传感器
                 与电流传感器一样,满足工业应用需求的另一项重要技术是毫米波传感。为满足此类需求,去年11月,德州仪器(TI)宣布了其60 GHz传感器产品组合,称其为针对工业系统的非常高分辨率单芯片CMOS解决方案。TI IWR6x mmWave传感器通过片上处理功能实现了工业自动化,提供了实时决策和信号处理功能。根据TI的说法,非常新的60 GHz mmWave传感器将是首款包含天线封装产品的产品,这些产品消除了与射频(RF)设计相关的传统挑战,同时将尺寸缩小了75%,并降低了总体成本。
           
                 TI IWR6x 60 GHz毫米波传感器通过片上处理功能实现了工业自动化,并提供了实时决策和信号处理功能。
          借助60 GHz mmWave传感器,工程师可以将mmWave技术集成到各种机器人技术,工厂自动化和楼宇自动化设计中,同时利用ISM频段进行广泛部署。高分辨率IWR6x传感器专为工业性能而设计,提供高达4 GHz的超宽带宽,可比24 GHz窄带解决方案精确地检测物体和运动,精度高达16倍。
           
                 IWR6x传感器具有集成的处理能力,使该传感器能够减少误报并做出实时决策,从而消除了许多系统中对MCU或处理器的需求。这些超宽带mmWave传感器可以像呼吸和打字一样检测物体,人物和动作,其分辨率比24 GHz传感器高出16倍。
           
                 mmWave技术针对工业自动化进行了优化,扩展了建筑和工厂自动化功能,从而实现了更智能的人员计数,动作检测,机器人技术,安全防护,生命体征监控等。60 GHz毫米波传感器通过在拥挤的空间,各种照明和环境条件下以及通过玻璃,塑料和干式墙等材料进行操作,提高了现有系统的精度。
           
          传感器接口IC
                 许多传感器通过MCU连接到数字世界。MCU供应商已开始针对特定传感器需求量身定制其解决方案。一个例子是ADI公司的ADuCM355传感器接口IC,它支持智能电化学传感器。据该公司称,这是唯一可将稳压器和电化学阻抗谱(EIS)功能集成在单个芯片上的解决方案。具有生物传感器和化学传感器接口的ADuCM355精密模拟MCU非常适合工业气体传感,仪器仪表,生命体征监测和疾病管理等应用。
           
                 ADuCM355生化传感器接口IC在单个芯片上集成了稳压器和电化学阻抗谱(EIS)功能。
                 ADuCM355是一款基于Arm Cortex M3处理器的超低功耗精密模拟MCU,专门设计用于控制和测量化学和生物传感器。据ADI公司称,这是唯一支持双稳压器和3个以上传感器电极的解决方案。
           
                 传感器感测传感器连接性的非常新趋势是一些传感器功能向基于MCU的IC的迁移,在某些情况下,不再需要分立的传感器设备。沿着这样的思路,瑞萨电子在4月推出了其材料检测解决方案,该解决方案可以通过使用瑞萨的RX130电容式触摸按键MCU连接电极,而无需传感器即可轻松,经济地检测材料或液体。用这种电极方法替换传感器有助于降低物料清单(BOM)成本,同时可以使用单个芯片在多个点进行检测。这使工业设备,办公自动化(OA)设备和家用电器制造商可以探索用于成本受限应用的检测系统。
           
                 通过使用瑞萨电子的RX130电容式触摸按键MCU连接电极,材料检测解决方案无需传感器即可轻松,经济地检测材料或液体。
          瑞萨的触摸按键MCU具有电容式触摸传感器单元,专门用于电容测量,具有极高的灵敏度和高抗噪性。通过测量MCU电极之间的电容,材料检测解决方案可以轻松检测是否存在粉末(例如真空吸尘器灰尘),液体(例如冰箱和咖啡机)或材料(例如纸张)。粉末,液体或材料的增加或减少将改变电极之间的电容值。
           
                 瑞萨表示,随着基于传感器的技术在工业设备,办公自动化设备和家用电器中的普及,对不同类型传感器解决方案的需求正在迅速增长,以满足各种传感需求。应用程序需要细粒度的感应以实现预测性维护功能。尽管可以通过使用各种类型的传感器(例如用于检测物理对象的压力传感器,光电传感器,IR传感器和CMOS传感器)来实现这些应用,但是使用多个传感器会产生额外的成本和沉重的开发负担。
           
                 为了轻松,经济地实现无传感器的物理物体检测,该系统连接了两个薄膜电极,并使用其触摸按键MCU之一来测量这些电极之间的电容。通过检测电极之间的电容变化来确定被测材料的变化。除了消除对传感器评估和操作条件确定的需求外,还可以使用可用于电容式触摸传感器系统的开发支持GUI工具轻松地执行初始化和灵敏度调整。 

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