LPS25H — новый миниатюрный датчик давления для мобильных применений

Мобильные датчики движения 2014 года.
Новые вехи в истории инноваций

PDF версия
Ведущие производители мобильных датчиков движения (инерции) — STMicroelectronics, Invensense, Bosch и другие — непрерывно совершенствуют доступную компонентную базу сенсорных устройств, предназначенных для обнаружения движения, пользовательского интерфейса, навигации, существующих и новых применений. При этом лидеры рынка достигают все более высоких уровней интеграции и постоянно демонстрируют примеры новых архитектур, комбидатчиков и сенсорных узлов, обладающих лучшими характеристиками, — и все это происходит на фоне непрерывного сокращения потребления мощности, а также уменьшения размеров и цены датчиков, которые еще недавно казались предельно низкими.

Введение

На данный момент актуальные инновации в сегменте рынка мобильных датчиков инерции включают:

  • комбидатчики — 6‑осевые (электронные компасы, IMU) или 9‑осевые сенсорные решения;
  • новые архитектуры: сенсорные узлы с МК;
  • новые применения: контекстная осведомленность, навигация в помещениях, носимые датчики;
  • лучшие характеристики датчиков для новых применений — акселерометров, гироскопов, магнитометров и комбидатчиков;
  • дальнейшее снижение потребления мощности;
  • передовые технологии корпусирования — TSV, CSP, монолитную интеграцию;
  • миниатюризацию;
  • новые технологии — мобильные датчики давления;
  • новые комбинации датчиков (помимо IMU, компасов и 9‑осевых комбидатчиков) — стали известны первые примеры объединения датчика давления с датчиками инерции и другими типами.

Интеграция нескольких устройств на одном кристалле или в одном корпусе с ASIC — очевидный важнейший фактор снижения цены и достижения лучших характеристик датчиков инерции. Обработка сенсорных данных также обеспечивает высокоуровневые функции.

Современные мобильные устройства уже широко используют 6‑осевые комбидатчики, которые, по оценкам экспертов Yole Développement, станут совершенно обычными компонентами сотовых телефонов уже через год. Начиная с 2012‑го в смартфонах Samsung платформы Galaxy S применяются 9‑осевые IMU, а с 2015 года ожидается уже их массовое принятие рынком. В дальнейшем предстоит интеграция датчиков инерции с датчиками давления, влажности, температуры, микроконтроллерами и беспроводными модулями.

Рыночный сегмент комбидатчиков для потребительской электроники в 2013 году составил $446 млн, а по мнению экспертов, в 2018‑м достигнет примерно $2 млрд.

Более плотная аппаратная интеграция датчиков создает потребность в интеллектуальном управлении сенсорными данными. Меньшие МЭМС-устройства имеют меньшую емкость и, соответственно, сигналы более низкого уровня, что распространяется и на комбидатчики, отличающиеся к тому же повышенной аппаратной сложностью и нуждающиеся в более сложной обработке сигналов нескольких датчиков.

Подобная обработка сигналов и слияние данных различных датчиков является объективным фактором для движения датчиков от дискретных компонентов и комбидатчиков в посвященные сенсорные узлы. Лидирующие производители (ST, Invensense и другие) дополнили МК свои мультиосевые сенсорные решения, а поставщики процессоров и специализированных кристаллов (например, навигационных чипов) добавляют функции сенсорных узлов к своим центральным и прикладным процессорам, перемещая управление данными датчиков от ОС на уровень сенсорного узла. Samsung и Apple уже используют сенсорные узлы для обработки движения в фитнес-приложениях. Есть и другие приложения, в частности, навигация в помещениях и контекстная осведомленность.

Новые применения создали потребность в новых типах датчиков и более высоких характеристиках существующих устройств. В настоящий момент лидирующие производители датчиков инерции демонстрируют новые решения проблем повышения интеграции, характеристик и энергосбережения (семейства Always On от ST и Invensense), а также новые комбинации на основе датчиков давления (7‑осевая платформа Invensense с интегрированным датчиком давления и пример объединения с датчиком влажности от Bosch).

К числу ведущих компаний рынка датчиков инерции принадлежат глобальный игрок STMicroelectronics, чья доля составляет 42% (по данным Yole Développement), и два его важнейших конкурента — Invensense и Bosch Sensortec. Четвертым основным игроком считается компания AKM, доминирующая в сегменте магнитометров (ее доля достигает 75%). Эти компании вкладывают в сегмент датчиков инерции также около 75%, не только главенствуя в плане объемов производства, но и являясь общепризнанными флагманами в области технологий. STMicroelectronics, Invensense и Bosch демонстрируют повышение уровней интеграции и характеристик с одновременным снижением потребления мощности, реализованные в новых предложениях компонентной базы датчиков. Они же диктуют соотношения «цена — объемы», «цена — характеристики датчиков движения», определяя в целом размеры современного потребительского рынка. Впрочем, существующие проблемы оптимизации характеристик, интеграции, энергопотребления, габаритов и цены оставляют пространство для других компаний и новых технологий.

Оставшиеся 25% объема сегмента датчиков инерции приходятся на долю других компаний, тоже заслуживающих упоминания, — Kionix, Analog Devices, Freescale, Memsic. Компания Kionix совсем недавно создала виртуальный гироскоп, Freescale — 12‑осевую сенсорную платформу, Memsic — уникальную тепловую технологию акселерометров и миниатюрные датчики. Внимания заслуживают и разработки пьезорезистивных датчиков CEA-Leti с магнитометром для 9‑осевого сенсорного решения на одном кристалле, реализуемые компанией Tronics, а также технология гироскопов Qualtré на основе объемных акустических волн (BAW) как перспективные альтернативы.

Но пока что на переднем плане МЭМС-технологии датчиков движения находится компания ST — первая, превысившая отметку продаж датчиков в $1 млрд и в настоящее время предлагающая широчайший выбор МЭМС-акселерометров, гироскопов, датчиков давления, магнитометров и микрофонов, мультисенсорных комбидатчиков с интегрированной обработкой сигнала, функциями управления, алгоритмами слияния сенсорных данных и беспроводной функциональностью. Компания ST непрерывно обновляет свое портфолио датчиков и предлагает решения, обладающие более совершенными характеристиками и высоким уровнем интеграции.

 

STMicroelectronics: полный спектр решений высокого уровня интеграции и характеристик для различных применений

Новый 9‑осевой датчик движения/положения LSM9DS1. Высочайшие уровни интеграции и исполнения

Новый 9‑осевой датчик движения и положения LSM9DS1 (рис. 1) является наиболее передовым предложением ST из числа 9‑осевых комбидатчиков для следующего поколения мобильных и носимых устройств и имеет повышенные характеристики при сниженном потреблении мощности и размерах корпуса. Устройство поставляется в корпусе LGA размерами 3,5×3 мм, что почти на 35% меньше, чем корпуса устройств предыдущего поколения. Предыдущее поколение 9‑осевых сенсорных модулей LSM9DS1 поставлялось в корпусах LGA размерами 4×4 мм; новый фут-принт 3,5×3 мм экономит более 5 мм2 площади платы и вместе с малой высотой в 1 мм превосходно вписывается в тонкие смартфоны и носимые устройства.

Применение нового 9-осевого комбидатчика движения/положения LSM9DS1

Рис. 1. Применение нового 9-осевого комбидатчика движения/положения LSM9DS1

Модуль поддерживает приложения контекстной осведомленности и признаки контроля жестов, навигации в помещении, дополненной реальности. Передовая технология МЭМС ST обеспечивает значительное снижение нулевого смещения акселерометра до 100 мg, типичный шум гироскопа — до 0,008 dps/Гц в полном диапазоне. Эти улучшения позволяют точно отслеживать движение и положение (ориентацию) и иметь надежную контекстную осведомленность. Устройство оснащено технологиями ST в плане интеллектуального управления питанием, типичный рабочий ток сокращен до 2 мА. Малый размер и батарейная эффективность (потребление мощности ниже на 20%), достигнутые ST, повышают юзабилити и комфортабельность портативных устройств. Более высокое разрешение положения (разрешение магнитометра на 30% выше) предназначены обеспечить точность и стабильность работы смарт-ТВ, игровых контроллеров, носимых спортивных или медицинских датчиков.

Новые 6‑осевые комбидатчики движения семейства Always-On — LSM6DB0, LSM6DS1 и LSM6DS0

Данное семейство (рис. 2) представляет собой уникальные 6‑осевые устройства для обнаружения инерциального движения, способные выполнять сенсорные функции и клиентские приложения, потребляя на 40% меньше мощности, чем существующие решения. Расширенные функции по обнаружению жестов включают, например, возможность получения 360‑градусных панорамных фото простым вращением мобильного телефона или прокрутку карт взмахами (качанием) руки.

Новое поколение 6 осевых датчиков движения семейства Always-On — LSM6DB0, LSM6DS1 и LSM6DS0 — комбидатчики и сенсорные узлы с низким потреблением мощности в ультракомпактных корпусах

Рис. 2. Новое поколение 6 осевых датчиков движения семейства Always-On — LSM6DB0, LSM6DS1 и LSM6DS0 — комбидатчики и сенсорные узлы с низким потреблением мощности в ультракомпактных корпусах

Лучшие для отрасли исполнения датчиков Always-On — это результат 6‑осевого детектирования, в котором и 3‑осевой акселерометр, и 3‑осевой гироскоп производятся на том же кристалле, работают синхронно с той же скоростью вывода данных, коррелированы в плане слияния данных и представляют собой устройства с шестью степенями свободы детектирования движения, а не только с отдельными входами ускорения и угловой скорости. Семейство реализует отслеживание любых видов движения, эффективную и надежную контекстуальную осведомленность, функции маломощного и точного педометра (шагомера); прецизионную ориентацию и точный курс на любом портативном устройстве. Инновации на уровне технологии МЭМС также довели смещение акселерометра максимум до 100 мg, шум гироскопа — до 0,008 dps/Гц типично для малой полной шкалы. Кроме того, энергосберегающие датчики потребляют менее 2 мА и поставляются в ультракомпактном корпусе размерами 3×3×0,8 мм (LSM6DS0, LSM6DS1) или 3×3×1 мм (LSM6DB0).

LSM6DS1 и LSM6DB0 имеют сенсорный узел для координации и синхронизации дополнительных датчиков, в том числе магнитных и других экодатчиков. Однако LSM6DS0 без сенсорного узла сочетается с кристаллами для управления радиомодулями основной полосы (baseband-процессорами), которые уже включают сенсорный узел и обеспечивают те же характеристики 6‑осевого детектирования.

LSM6DB0 — наиболее продвинутый 6‑осевой смарт-датчик из семейства iNEMO, объединенный с микропроцессорным ядром ARM Cortex в сенсорный узел.

LSM6DB0 рекомендован для baseband-чипсетов без сенсорного сопроцессора; все функции датчиков запускаются на борту для минимизации задержки приложений на системном уровне. Данное интеллектуальное устройство полностью совместимо со всеми последними мобильными операционными системами, например, способно эффективно выполнять все специфицированные признаки ОС Android KitKat 4.4, в том числе полное конфигурирование датчика и управления, интеллектуальное управление питанием, калибровку магнитометра, оценку смещения гироскопа и компенсацию смещения, фоновую калибровку акселерометра, 6‑ и 9‑осевое сенсорное слияние, функции шагомера и подсчета шагов, сбор значительных данных движения, буферизацию в режиме реального времени, отдельный пакетный режим для всех реальных и виртуальных датчиков — сберегая мощность, допуская быстрое время срабатывания и упрощая дизайн устройства. Благодаря открытой микропроцессорной архитектуре производители девайсов могут интегрировать собственное прикладное ПО, основанное на датчиках.

6‑осевые датчики ST семейства Always-On — LSM6DB0, LSM6DS1, LSM6DS0 — доступны для оценки, массовое производство стартует в первой половине 2014 года.

Новые гироскопы L2G2IS для оптической стабилизации изображений

Оптическая стабилизация изображений — существенный признак современных смартфонов, который обеспечивается посредством гироскопов. Новый двухосевой гироскоп ST L2G2IS (рис. 3) специально разработан для оптической стабилизации изображений в смартфонах и цифровых компактных камерах. Миниатюрные размеры 2,3×2,3×0,7 мм L2G2IS допускают простую интеграцию датчика в следующее поколение стабилизированных модулей камер. Размер снижен на 50% по сравнению с предыдущим поколением по площади и на 60% — в объеме. В то же время гироскоп L2G2IS обеспечивает достаточный для данного применения уровень характеристик.

Новые гироскопы L2G2IS для оптической стабилизации изображений

Рис. 3. Новые гироскопы L2G2IS для оптической стабилизации изображений

Ключевые технические признаки нового устройства — полные диапазоны ±100 dps/±200 dps, 3‑ и 4‑проводной интерфейс SPI, интегрированные ФНЧ и ФВЧ с избирательной полосой, напряжение питания — от 1,7 до 3,6 В.

LIS344AHH — акселерометр высокого уровня исполнения с входным диапазоном до 18g

LIS344AHH (рис. 4) — 3‑осевой акселерометр от STMicroelectronics высокого уровня исполнения, отличающийся большим входным диапазоном до ±18g. Высокий входной диапазон устройства предназначен для игр, пользовательского интерфейса, дополненной и виртуальной реальности. Полный диапазон измерений акселерометра LIS344AHH выбирается пользователем и может составлять ±6g или ±18g, что повышает его возможности по сравнению с другими устройствами, работающими в единственном диапазоне только до ±16g. Датчик характеризуется высокой полосой пропускания, малыми шумами, высокой механической и температурной стабильностью и имеет встроенный модуль самодиагностики.

LIS344AHH — 3 осевой акселерометр высокого уровня исполнения с высоким входным диапазоном до ±18g

Рис. 4. LIS344AHH — 3 осевой акселерометр высокого уровня исполнения с высоким входным диапазоном до ±18g

Высокая входная полоса нового устройства допускает более высокие скорости изменения выходных данных, выполняя точное измерение резко меняющихся ускорений для промышленного контроля, робототехники, носимой электроники и мониторинга спортивной активности. Объединение высоких показателей передачи данных с малошумящей работой разрешает мониторинг смещений малой амплитуды, сглаженный и более чувствительный контроль движения в таких приложениях, как виртуальная и дополненная реальность.

Устройство характеризуется напряжением питания в диапазоне 2,4–3,6 В, встроенным самотестированием и поставляется в корпусе 4×4×1,5 мм LGA‑16. Рабочая температура от –40 до +85 °C. Устойчивость к ударам до 10 000g. Цена образцов LIS344AHH соответствует уровню исполнения — $8,4 для заказов свыше 1000 шт.

LIS2HH12 — 3‑осевой акселерометр высокого уровня исполнения, противостоящий жестким мобильным условиям

Современные интенсивно обрабатывающие мобильные приложения и супертонкий дизайн хэндсетов делают портативную электронику более подверженной механическим и температурным воздействиям. Поскольку OEM стремятся обеспечивать новые модели более точными, стабильными и чувствительными функциями обнаружения движения (инклинометры, обнаружение жестов, игры, искусственный горизонт в камерах, навигация в помещениях, дополненная реальность и т. п.), для них был создан новый трехосевой акселерометр ST LIS2HH12 (рис. 5) на основе инновационной механической структуры и специальной обработки для обеспечения непрерывных и стабильных высоких характеристик в условиях переменного теплового воздействия в тонких корпусах.

LIS2HH12 — 3 осевой акселерометр высокого уровня исполнения, противостоящий жестким мобильным условиям

Рис. 5. LIS2HH12 — 3 осевой акселерометр высокого уровня исполнения, противостоящий жестким мобильным условиям

Инновационная архитектура датчика LIS2HH12 повышает его тепловую и механическую стабильность, обеспечивает высокие характеристики и заключена в корпус с малым фут-принтом размерами 2×2×1 мм, благодаря которым датчик хорошо вписывается в низкопрофильные и носимые устройства. Параметры акселерометра включают избирательные диапазоны ±2, ±4 или ±8g, 16‑битный цифровой выход, интегрированный датчик температуры, интерфейсы I2C и SPI, широкий диапазон аналогового напряжения питания 1,7–3,6 В, два программируемых генератора прерывания для потоковых систем. Температурный дрейф смещения — ±0,25 мg/°C, что позволяет оценивать стабильность LIS2HH12 вдвое выше, чем у ранее анонсированных устройств. По данным производителя, механическая стабильность характеризуется типичной точностью смещения порядка ±30 мg и улучшена на 25% в сравнении с существующими решениями.

LIS2HH12 полностью программно и аппаратно совместим с недавно анонсированным ST компасом LSM303C с фут-принтом 2×2 мм. Альтернативно устройство может использоваться совместно с автономным магнитным датчиком ST LIS3MDL. Инженерные образцы уже доступны, а массовое производство датчика стартует в 2014 г., с ценой единицы $0,9 в количестве от 1000 шт.

LPS25H — новый миниатюрный датчик давления для мобильных применений

LPS25H — новый миниатюрный датчик давления для мобильных применений

Рис. 6. LPS25H — новый миниатюрный датчик давления для мобильных применений

Датчики давления в смартфонах предназначены для навигации в помещении по этажам и сервисов, основанных на местоположении, а также для инерциальной навигации в помещении при потере сигнала GPS. Новые возможности включают анализ погоды и мониторинг давления в целях контроля здоровья и занятий спортом. Уникальный набор признаков LPS25H (рис. 6) предусматривает повышенную температурную компенсацию в переменном окружении. Устройство обладает функцией автоматического обнуления при входе в здание с дополнительными признаками в виде порогов и прерываний. Помимо мобильных применений, LPS25H предназначен для носимых, промышленных и интеллектуальных домашних систем.

Размеры корпуса устройства составляют 2,5×2,5×1 мм, рабочий ток — только 4 мкА для батарейных применений. Устройство является ультрамалошумящим, что позволяет достигнуть разрешения высоты до ±0,2 мбар, а встроенные алгоритмы температурной компенсации гарантируют высокоточные измерения в широком диапазоне рабочих температур.

 

Invensense: полный спектр комбидатчиков, сенсорных узлов и первая 7‑осевая платформа с интегрированным датчиком давления

Платформа Invensense AlwaysOn: высокие характеристики мобильных и носимых датчиков при минимальной потребляемой мощности

Компания Invensense — лидирующий поставщик сенсорных систем на кристалле (SoC) MotionTracking — теперь, в связи с приобретением микрофонного бизнеса у Analog Devices, предлагает и микрофоны линейки Sound (рис. 7).

Сенсорная продукция компании Invensense

Рис. 7. Сенсорная продукция компании Invensense:
а) сенсорные системы на кристалле для слежения за движением MotionTracking;
б) новая микрофонная линейка Invensense Sound

В начале текущего года Invensense анонсировала новое семейство решений для слежения за движением и аудиосигналами для рынка смартфонов и носимых устройств, объединенных под названием AlwaysOn.

Решения AlwaysOn отличаются высочайшими характеристиками при минимальной потребляемой мощности. AlwaysOn — это платформа для сенсорной интеграции с мощными алгоритмами и встроенным ПО.

Invensense представила следующие сенсорные решения для смартфонов, созданные на основе платформы AlwaysOn:

  • Invensense ICM‑20628 — 6‑осевая SoC для слежения за движением с наименьшим в мире потреблением мощности в 2 мВт;
  • ICS‑40160 — лучший в классе аналоговый микрофон (рис. 7б);
  • ICS‑40310 — микрофон с самым низким в мире потреблением тока (17 мкА) (рис. 7б).

SoC ICM‑20628 представляет собой полностью автономный IMU на основе акселерометра и гироскопа с лучшими спецификациями, интегрированный с процессором обработки сигналов движения третьего поколения. При этом датчик потребляет менее 2 мВт мощности. Ключевые признаки устройства:

  • самокалибровка для непрерывного обеспечения высоких характеристик в течение расширенного срока службы;
  • классификация активности для фитнеса и контекстной осведомленности;
  • запас данных и дозирование для сбора истории движения и внешнего процессора.

ПО Invensense для ICM‑20628 MotionApps полностью совместимо со многими ОС, включая Google Android KitKat.

Микрофон Invensense ICS‑40160 потребляет в маломощном режиме только 50 мкА, в режиме с высокими рабочими характеристиками характеризуется SNR 65 дБ.

Invensense ICS‑40310 потребляет только 17 мкА, что, по данным компании, менее половины, чем у ближайшего конкурента. Высокий SNR составляет 64 дБ.

Смартфоны — важнейшая составляющая Интернета вещей в плане сбора и коммуникации увеличивающихся сенсорных данных в облако, для которых платформа AlwaysOn позволяет экономить мощность, выполняя функции обнаружения ключевых слов, активности, отслеживания местоположения.

Одновременно с введением решений для смартфонов Invensense представила и решения AlwaysOn по автоматическому обнаружению активности для рынка носимых датчиков.

Invensense ICM‑20655 представляет собой 6‑осевую SoC с наименьшим в мире потреблением мощности, ICM‑20955 — наиболее маломощная в мире 9‑осевая SoC, а ICS‑43430 — лучший в классе I2S-микрофон.

ICM‑20655 и ICM‑20955 объединены с библиотечным ПО Invensense Automatic Activity Recognition (AAR), что позволяет с помощью платформы AlwaysOn контролировать на наручных носимых устройствах активность следующих видов: бег, прогулка, велосипед, статическое положение и сон. Кроме того, объединение акселерометров, гироскопов с AAR в ультрамаломощное 6‑осевое решение Invensense с 2 мВт потребляемой мощности допускает широкий набор возможностей по слежению за активностью для нового поколения смарт-часов, фитнес-полос, фитнес-часов и других подобных устройств.

Invensense ICS‑43430 представляет собой МЭМС-микрофон с высокими характеристиками, SNR 65 дБ, цифровым выходом I2S для прямого подключения к прикладному процессору или ЦОС без кодеков и малой потребляемой мощностью.

Первая в мире интегрированная 7‑осевая платформа MEMS MotionTracking

ICM‑20728 — первая в мире интегрированная 7‑осевая однокристальная платформа уровня SoC-решения, объединяющая 3‑осевой гироскоп, 3‑осевой акселерометр и датчик давления с бортовым процессором третьего поколения Digital Motion Processor (DMP) и соответствующими алгоритмами. Выполняет функции слежения за движением и контролем высоты для задач навигации, а также для приложений мониторинга здоровья и занятий фитнесом. Новая 7‑осевая платформа InvenSense предназначена для мобильных и носимых устройств — смартфонов, планшетов, фитнес-полос и смарт-часов.

Новый датчик ICM‑20728 потребляет приблизительно 2 мВт мощности для полных 7 осей и активного процессора DMP, что еще раз подтверждает его принадлежность к AlwaysOn.

Семиосевая платформа имеет следующие признаки:

  • самокалибровка для непрерывного обеспечения рабочих характеристик в течение расширенного срока службы;
  • классификация активности и анализ для фитнес-приложений и контекстной осведомленности;
  • функция альтиметра для 3D-навигации в помещениях и за их пределами.

ICM‑20728 программно совместим с анонсированным ранее ICM‑20628. Данная платформа включает программную среду для разработки клиентских признаков с использованием ПО Invensense для обнаружения жестов Gesture Language (IGL) tools и MotionApps и полностью совместима с ОС Google Android KitKat и другими.

Оценочные образцы Invensense ICM‑20728 ожидаются в первой половине 2014 года.

 

Bosch BME280 — первый MEMS-комбидатчик давления, влажности и температуры

Bosch представила свой новый MEMS- компонент BME280 (рис. 8), представляющий собой интегрированный блок для контроля окружающей среды, выполняющий в одном корпусе размерами 2,5×2,5 мм сразу несколько мобильных измерений — давления, влажности и температуры. Высота корпуса датчика — менее 1 мм. Коммуникационные интерфейсы датчика: I2C, SPI.

BME280 — первый MEMS-комбидатчик давления, влажности и температуры

Рис. 8. BME280 — первый MEMS-комбидатчик давления, влажности и температуры

Применения устройства включают навигацию по этажам в помещениях, хэндсеты, носимые датчики для занятий спортом и фитнесом.

Точное измерение высоты посредством датчика давления в BME280 является ключевым требованием для осуществления навигации по этажам, для которой важны низкий температурный дрейф и высокое разрешение датчика.

Диапазон измеряемых давлений BME280 составляет 300–1100 гПа, абсолютная точность — ±1 гПа. Относительная точность BME280 при измерении давления характеризуется цифрами в ±0,12 гПа, что эквивалентно ±1 м при разрешении в 1,5 см. Измерения давления BME280 являются температурно стабильными и отличаются низким температурным коэффициентом в 1,5 Па/K, что эквивалентно температурной стабильности высоты около 12,6 см/K. Данная точность соответствует требованиям новых приложений мониторинга высоты, спортивных тренировок и многих других применений, включая навигацию в помещениях, контроль домашней автоматизации, персонализированные погодные станции, спортивные и фитнес-приложения, для поддержки которых был разработан данный датчик.

Кроме того, BME280 характеризуется лучшим в классе временем срабатывания в 1 с при определении влажности, точными измерениями температуры и низким потреблением мощности. Ток потребления достигает лишь 3,6 мкА (на частоте в 1 Гц), что подходит для батарейного питания BME280. Датчик имеет три режима питания и индивидуально конфигурируемые скорости дискретизации для измерений давления и температуры.

Датчик влажности измеряет относительную влажность в диапазоне 0–100% в температурном диапазоне от –40 до +85 °C за время отклика менее 1 с при точности лучше ±3% и гистерезисе в 2% или лучше. Корректность температурных измерений находится в пределах 0,5 °C.

Bosch Sensortec поставляет ПО для поддержки разработок на основе датчика, первые образцы которого уже доступны для клиентов.

 

Предложения компонентной базы от других производителей

Магнитометры AKM — высокое разрешение и низкое потребление мощности в малых корпусах

Asahi Kasei Microdevices (AKM) — лидирующий производитель 3‑осевых электронных компасов на основе технологии эффекта Холла в сегменте потребительской электроники. Электронные компасы AKM используют технологию датчиков магнитного поля с широким динамическим диапазоном, высокой линейностью и разрешением.

Осенью 2013 года Asahi Kasei представила два новых компаса — AK09911 и AK09912 в WLCSP-корпусах с высоким разрешением и малым потреблением мощности. AK09911 и AK09912 характеризуются 16‑битным разрешением (0,6 и 0,15 мкТл/LSB соответственно) в измерительном диапазоне ±4900 мкТл при рабочем токе в 2,4 и 1 мА на частоте 100 Гц. Размеры корпуса AK09911 составили 1,2×1,2×0,5 мм, то есть на 56% меньше по сравнению с предшествующим поколением компасов AK8963C.

Analog Devices ADXL362 — ультрамаломощный акселерометр для носимых применений

Analog Devices ADXL362 представляет собой ультрамаломощный 3‑осевой MEMS-акселерометр, потребляющий менее чем 2 мкА на частоте выходных данных 100 Гц и 270 нА в режиме переключения движения. Устройство оснащено интегральным датчиком температуры.

Оптимизатор характеристик акселерометров Kionix FlexSet для полного контроля потребления мощности и шумов

Kionix Inc. выпустила свое решение для улучшения характеристик акселерометров — оптимизатор характеристик FlexSet, представляющий собой инновационную технологию для динамического регулирования характеристик и соответствия уникальным системным требованиям.

На данный момент новая технология встроена в акселерометры Kionix KX022 2×2 мм и KX023 3×3 мм, а в дальнейшем производитель планирует на ее основе создавать многочисленные маломощные продукты Kionix с высокими рабочими характеристиками.

Усложненная фильтрация и другие признаки, улучшающие точность прочтений и позволяющие избежать некорректных измерений вследствие шумов, повышают потребление мощности. По замыслу разработчиков, клиенты получают возможность создавать свой собственный акселерометр, находя компромисс между потреблением мощности и шумовыми характеристиками.

FlexSet включает онлайн- и загружаемый графический пользовательский интерфейс с инструментами для дизайна и референсной информацией по настройке датчиков. Кроме того, FlexSet повышает программируемость интегрированных алгоритмов, допуская простое вращение экрана, одиночные и двойные клики Tap/Double-Tap и функции пробуждения движением. FlexSet обеспечивает сбережение мощности, а в итоге — новые уровни клиентской кастомизации и системной оптимизации.

Емкостный датчик давления Murata

Murata разработала емкостный экстремально малошумящий (0,5 Па rms) датчик давления, представленный в корпусе размерами 2,3×2,6 мм, что соответствует разрешению высоты в 5 см.

Рабочий диапазон устройства с интерфейсом SPI/I2C составляет 300–1100 гПа, относительная точность — ±0,12 гПа, абсолютная точность — ±1 гПа в рабочем диапазоне температур.

Индустриализация Tronics технологий M&NEMS CEA-Leti

Компания Tronics выпустила первые 6DOF MEMS-кристаллы IMU на одном кристалле, размер которых менее 4 мм2, что становится новым промышленным стандартом в данной отрасли и обещает дальнейшее снижение размеров корпусов. Компания представила и первые образцы 9‑осевого IMU. Благодаря пьезорезистивной нанопроводной технологии, лицензированной CEA-Leti, не только значительно снижено потребление мощности, но и возможно производство других типов датчиков — акселерометров, гироскопов, магнитометров, датчиков давления и микрофонов.

 

Заключение

Обзор, представленный в статье, показывает, что эволюция мобильных датчиков движения продолжается. Лидирующие производители непрерывно демонстрируют новые достижения в данной сфере — это повышение интеграции, совершенствование характеристик устройств, энергосбережения и миниатюризации корпусов, новые архитектуры, технологии и комбинации датчиков.

Ключевыми рыночными тенденциями являются массовое принятие мобильным рынком комбидатчиков и нового поколения сенсорных узлов, в том числе вхождение на рынок технологий датчиков давления, интегрированных с другими типами в составе новых мультисенсорных комбиплатформ. В перспективе — следующие уровни аппаратной интеграции, технологий слияния сенсорных данных и беспроводной функциональности, дополненные неизменными тенденциями мобильного рынка в плане достижения предельно низких показателей размеров корпусов, потребления мощности и цены.

Статья опубликована в журнале «Компоненты и технологии» №5’2014.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *