iPhoneyuduodianchumochuanganqidewanmeironghegeishoujiyedailaileyichangdianfuxingbiange。tongguojiandandechudianhuadong，bianjiedecaozuohuangruozhijianyicicizhanfangdehualimofa，koudongzhequanshijierenmendexinxian。erjinnianlaidaredekechuandaishebei
，wuyijiangchengweichuanganqidexiayirongyaowutai。weilerangchanpingengjujingzhengli
，kechuandaishebeidegongnengyirijianfengfu，erbuduanchuangxindechuanganjishu，zechengweichanpinzhuiqiuchayihuadebuerfamen。

設計挑戰加速爆發，傳感器如何突圍？

縱觀整個中國市場
，近年來傳感器市場一直處於持續增長的階段，且未來五年平均銷售增長率將達31%（可穿戴設備僅是其中的助力之一）
，而在快速發展的同時，技術水平偏低、種類欠缺、yanfanenglijiaoruodengwentirengjidaijiejue，wufaxingchengzugoudeguimohuayingyong。jianci，duiyuxinxingdekechuandaishichangeryan，chuanganqijiangyinglainaxieshejitiaozhan？jishuzhikunjiujingruhetuwei？

由可穿戴設備引發的全新設計挑戰

可穿戴正在從簡單的基於加速計的“智能計步器”向包括生物感應（例如心率監視）和環境感應（包括紫外線指數、相對濕度和溫度）的方向轉換，而準確性，無疑是一個關鍵的設計挑戰。

1、人為的減少運動和生理變化所造成的影響非常具有挑戰性，這對先進的信號處理算法提出了更高要求。

2、麵向溫濕度檢測的可穿戴產品要求傳感器直接暴露在空氣中
，因此避免灰塵、汙垢、水及其他汙染物進入這個開口或弄髒電路十分重要，它們將影響數據的可靠性與準確度。

3、測量環境溫度需要消除皮膚、MCU、電池和其他電子器件所產生的熱影響，同時要求考慮到如何適用於最廣泛用戶群體以降低退貨率。通常使用綠光LED的解決方案能夠有效的處理淺色皮膚帶來的影響
，對於深色皮膚而言黃光LED處理的效果更佳。

此外，還有一些常見的設計挑戰，包括傳感器個數增加的同時保持產品外形尺寸、延長電池使用壽命和縮短產品上市時間。

傳感器算法的妙用

傳chuan感gan器qi算suan法fa是shi解jie決jue可ke穿chuan戴dai傳chuan感gan器qi設she計ji眾zhong多duo挑tiao戰zhan的de關guan鍵jian。一yi款kuan旨zhi在zai監jian視shi心xin率lv的de智zhi能neng手shou表biao在zai用yong戶hu站zhan立li不bu動dong時shi能neng夠gou提ti供gong良liang好hao的de準zhun確que度du，而er在zai運yun動dong時shi準zhun確que度du可ke能neng會hui有you所suo下xia降jiang。“先xian進jin的de光guang學xue傳chuan感gan器qi算suan法fa是shi必bi要yao的de

，以yi便bian過guo濾lv或huo消xiao除chu在zai身shen體ti活huo動dong期qi間jian所suo產chan生sheng的de噪zao聲sheng。這zhe些xie算suan法fa通tong常chang使shi用yong加jia快kuai數shu據ju的de采cai樣yang來lai過guo濾lv被bei噪zao聲sheng破po壞huai的de心xin率lv采cai樣yang數shu據ju
，或huo者zhe主zhu動dong消xiao除chu噪zao聲sheng。

精度
、功耗和體積是傳感器需要重點考量的指標。在不同情境下準確的捕捉用戶運動狀態十分關鍵。“比如用戶在散步的時候，加速度的峰峰值變化可能非常小
，這時就需要MEMS傳(chuan)感(gan)器(qi)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)來(lai)提(ti)取(qu)出(chu)有(you)效(xiao)的(de)加(jia)速(su)度(du)變(bian)化(hua)。再(zai)比(bi)如(ru)有(you)振(zhen)動(dong)的(de)環(huan)境(jing)下(xia)
，頻(pin)率(lv)可(ke)能(neng)達(da)到(dao)幾(ji)十(shi)甚(shen)至(zhi)上(shang)百(bai)赫(he)茲(zi)
，遠(yuan)超(chao)過(guo)普(pu)通(tong)人(ren)或(huo)者(zhe)是(shi)運(yun)動(dong)員(yuan)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)動(dong)頻(pin)率(lv)，這(zhe)時(shi)就(jiu)需(xu)要(yao)MEMS傳感器有合適的濾波器能自動濾除這些幹擾頻率，否則一旦經ADC采樣，混疊進用戶感興趣的頻域範圍內
，軟件再怎麼處理也是沒有辦法分辨的。

而er另ling一yi個ge有you趣qu的de示shi例li則ze是shi

，當dang從cong溫wen暖nuan的de房fang間jian移yi動dong到dao寒han冷leng的de室shi外wai時shi快kuai速su改gai變bian的de溫wen度du和he濕shi度du。先xian進jin的de自zi適shi應ying補bu償chang算suan法fa能neng夠gou利li用yong可ke穿chuan戴dai設she備bei中zhong的de多duo個ge傳chuan感gan器qi
，以yi最zui高gao可ke達da10beidesudukuaisuxiaozhengjiaodadewenduhuoshidubiandong。zhexiezishiyingbuchangsuanfahainenggoutongguobuchangxiaofeizheshouwanhekechuandaishebeizhongyuanqijiansuochanshengdereliang，huodegengjiazhunquedehuanjingwenduceliangshuju。

“高精度+低功耗”如何兩全
？

高精度測量與功耗的平衡，是一個需要花力氣去解決的問題。ADI加速度傳感器ADXL362提供1mg/LSB的(de)靈(ling)敏(min)度(du)以(yi)使(shi)得(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以(yi)準(zhun)確(que)分(fen)辨(bian)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)峰(feng)峰(feng)值(zhi)加(jia)速(su)度(du)變(bian)化(hua)
，並(bing)具(ju)備(bei)有(you)低(di)功(gong)耗(hao)，低(di)噪(zao)聲(sheng)和(he)超(chao)低(di)噪(zao)聲(sheng)三(san)種(zhong)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)
，以(yi)滿(man)足(zu)不(bu)同(tong)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)對(dui)噪(zao)聲(sheng)的(de)需(xu)求(qiu)。在(zai)功(gong)耗(hao)方(fang)麵(mian)
，ADXL362可實現係統級低功耗——不隻是針對休眠模式，或低采樣率下的功耗，而是在全速工作時依然可以保持低功耗狀態。

為有效降低功耗，ADXL362提供了一個開關模式
，它可以在相對低功耗的狀態下自動檢測是否有運動發生，一旦檢測到有運動發生即通知MCU，同時自動進入全速工作模式
；待靜止一段時間後，ADXL362又可以檢測到連續的平穩加速度
，再自動進入低功耗的監測模式。而實現這樣的功能
，ADXL362隻需要270nA的電流。

此外
，ADXL362還提供了一個1024字節的FIFO，由於ADXL362有12bits的靈敏度，所以一個樣本或者說一個軸向的加速度需要2個字節來存儲，要存儲三軸的加速度就需要6個字節。在輸出數據速率為100Hz的條件下，FIFO可以1.7秒（1024 / 6 / 100 = 1.7）給MCU一次中斷，MCU隻需一條讀指令，而後給連續的時鍾把所有加速度數據讀走，這樣MCU就可以休眠更長的時間，大大節省係統的功耗。而如果沒有FIFO，MCU則需要0.01秒（1/100）喚醒一次來讀3軸的加速度數據，MCU休眠時間短，且頻繁的喚醒產生峰值電流

，相應的平均電流也會顯著增加。

而對於Silicon Labs而言

，其基於CMOS的環境（RH/溫度）和光（環境光

、紫外線指數、手勢
、心率）傳感器擁有業內最低的能耗。光學傳感器在緊湊的2mm x 2mm QFN包裝中完整集成了光電二極管、17位模擬-數字轉換器、模擬濾波和易於連接到SoC的I2C接口。片內集成光電二極管和低噪聲模擬前端（AFE）所suo產chan生sheng的de高gao靈ling敏min度du使shi得de傳chuan感gan器qi器qi件jian即ji使shi在zai微wei弱ruo的de血xue流liu信xin號hao下xia也ye能neng以yi最zui小xiao能neng耗hao準zhun確que感gan應ying測ce量liang。許xu多duo其qi他ta感gan應ying解jie決jue方fang案an通tong常chang需xu要yao一yi個ge分fen立li的de尺chi寸cun大da於yu2mm x 2mm的光電二極管
，以及一個分離的AFE組件。

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