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感測器/MEMS  

適合手機與穿戴式裝置應用的單晶片UV感測IC

上網時間: 2014年03月05日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:感測IC  UV  Silicon Labs  Si1132  Si114x 

芯科實驗室(Silicon Labs)推出首款適用於智慧型手機和可穿戴式產品的單晶片數位紫外線(UV)指數感測IC Si1132和Si114x,其設計旨在檢測 UV 光照強度、心臟/脈搏速率、血氧飽和度,以及提供近接/手勢控制等功能。

Si1132 和 Si114x 感測IC為Silicon Labs光學感測器系列產品之最新成員,非常適用於具備動作追蹤功能的腕帶和臂帶產品、智慧型手錶和智慧型手機等應用。除支援UV指數檢測之外,這些元件也可為健康和健身應用提供環境光線和紅外線(IR)近接感測功能。

開發業者希望藉由提供保護人們免於紫外線傷害的新功能來打造可穿戴和手持產品的差異化設計,使得消費性電子產品對UV感測的需求不斷攀升。UV檢測有益於具有曬傷危險或對光照有疑慮的使用者。舉例而言,針對戶外活動使用者,具備UV感測器的產品可以在達到危險的暴露級別之前,測量累積的UV強度並且及時示警。

根據世界衛生組織(WHO)標準,數位化的UV指數與太陽光的強度成線性關係,並由國際照明委員會(CIE)開發的紅斑作用光譜做為衡量標準。標準化的指標包括人類皮膚對不同波長的太陽光(含UVB和UVA)的反應。

傳統的UV感測器由對UV敏感的光電二極體、外部微控制器(MCU)、類比數位轉換器(ADC)以及訊號處理韌體組成。Silicon Labs則首先將所有功能整合於單晶片解決方案中,超小型2mm x 2mm封裝有助於縮減最終設計的尺寸,並降低物料清單(BOM)成本。

Silicon Labs 的UV感測器產品線包括以下成員:Si1132 UV指數和環境光線感測器,具備工業標準的I2C介面,可讀取數位化的UV指數資料;Si1145/46/47 UV和IR近接/環境光線感測器,根據型號提供單、雙、三個LED驅動器整合選項,可為手勢識別提供15級可選擇的驅動等級。

當與加速度計結合時,Si1132和Si114x感測器能夠在可穿戴應用中協助開發人員實現休眠追蹤。另外,感測器對紅外線和可見光等級的檢測能力也可增強混合光源環境下對LCD背光的控制,讓使用者不需分心設定或調節,因為感測器就能夠有效的調節背光,且可以緩解眼睛疲勞並降低功耗,是一種低成本而有效的方式。

Si114x感測器的 LED驅動器能夠為健康和健身追蹤器提供反射式心率和血氧飽和度測量功能,非接觸式介面支援使用者遠距離控制。 Si1146 和 Si114 感測器分別提供兩個和三個紅外線LED驅動器以支援進階動作和手勢感應。 Si1146可實現Z軸和X軸動作感應和非接觸式控制,而Si1147添加了第三軸,可實現三維動作感應。兩個感測器提供的反射測量均能透過後處理以進一步判別手勢。

Si1132 和 Si114x 感測器在寬動態範圍的光源(包括太陽光)下提供了優異效能。牢靠的感測架構也包括一個感應能力高達128kLux的環境光線感測器。光電二極體響應和相關的數位轉換電路為人造光閃爍雜訊和自然光干擾雜訊提供了卓越的抗干擾能力。

UV指數感測器的超低功耗架構可協助用戶採用更小電池實現更輕薄的可穿戴式設計,在每秒一次的UV測量速率下平均電流低至1.2uA,因此能有效延長電池壽命。在功耗顯著低於同類產品條件下,感測器也提供了更佳的靈敏度和感應距離。

憑著單一的25.6μs紅外線LED工作時間,高靈敏度的IR感測器能夠在動作感應和手勢識別應用中明顯延長電池壽命,同時保持長達50cm的感應距離。此外,LED電流動態調整也進一步降低了系統功耗。

Silicon Labs為可穿戴開發人員提供了完整的硬體和軟體工具,以方便使用者簡化測試、功能特性、原型設計和軟體開發。UVIrSlider2EK UV/IR評估套件為Silicon Labs的光學感測器提供了先進的開發平台。透過超低功耗C8051F800微控制器的控制,UVIrSlider2EK將Si1146感測器連接兩個紅外光LED,實現UV指數測量、先進2D/2軸非接觸式手勢識別和物體近接檢測。

IrSlider2EK預先配置了韌體,可透過五個LED燈顯示目前所處環境的UV強度指數。範例軟體提供可顯示完整UV指數資料的GUI介面,也提供了一個IR滑動條範例,且該範例可透過8個可見的LED示範左/右/暫停等手勢識別功能。另外,Silicon Labs還為環境光線、近接和手勢識別的邏輯演算法提供了範例軟體原始程式碼。

Silicon Labs的Si1132和Si114x UV感測器採用10接腳2 mm x 2 mm QFN封裝,現已量產並可提供樣品。





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