借可穿戴市場爆發(fā)商機，相對溫濕度傳感器在多領(lǐng)域應(yīng)用全面開花

 可穿戴市場在蘋果“iwatch”的傳聞中醞釀，發(fā)展，而直到最近蘋果智能手表“Apple Watch”的公開亮相，才使得可穿戴市場真正走出概念階段?？梢哉f，“Apple Watch”為可穿戴產(chǎn)品樹立了一個新的典范。不過，在“高大上”的“Apple Watch”的示范效應(yīng)下，智能穿戴撥動了很多公司的神經(jīng)，其他的可穿戴廠商要如何尋求產(chǎn)品的差異化，從而跟上這波可穿戴市場爆發(fā)的商機呢?

“其實，可穿戴產(chǎn)品差異化的重點在于傳感器，而傳感器被稱為是可穿戴產(chǎn)品的靈魂，一款高性價比，低功耗，小尺寸的傳感器能夠為可穿戴產(chǎn)品提供差異化的競爭優(yōu)勢，例如青島濰坊歌爾的智能手環(huán)就采用了世強提供的Silicon Labs的單芯片相對濕度和溫度傳感器，客戶的反應(yīng)非常好。”世強產(chǎn)品經(jīng)理呂駿奇表示。

相對溫濕度傳感器在多領(lǐng)域應(yīng)用全面開花

雖然幾年前智能手機等移動設(shè)備的興起并沒有帶動相對溫濕度傳感器的普及，不過，在可穿戴產(chǎn)品及物聯(lián)網(wǎng)(IOT)的帶動下，相對溫濕度傳感器必將迎來新一輪市場行情。如下圖1所示為世強代理的Silicon Labs的單芯片相對濕度和溫度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域。

圖1. Si701x/2x相對溫濕度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域

Si701x/2x相對溫濕度傳感器可為家居自動化、HVAC、制冷、醫(yī)療照護、遠程監(jiān)控、汽車和工業(yè)設(shè)備等提供精確相對濕度(RH)感應(yīng)。當與世強代理的Silicon Labs廣受歡迎的節(jié)能型微控制器和無線IC產(chǎn)品相結(jié)合時，Si701x/2x系列產(chǎn)品能夠為連接到物聯(lián)網(wǎng)的各種可連接設(shè)備進行測量、控制和報告環(huán)境狀況，提供最佳的解決方案。

隨著生活水平的提高，家居智能化的需求逐步顯現(xiàn)，例如將溫濕度傳感器用于家庭的溫度、濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，就可以方便、及時的獲取室內(nèi)、外的溫度、濕度等數(shù)據(jù)(也可和其他傳感器集成擴展數(shù)據(jù)采集應(yīng)用范圍)。

“配合Silicon Labs最節(jié)能的EFM32 MCU及多種傳感器組合(包括紫外光、相對溫濕度、手勢感應(yīng))，世強能夠為客戶提供智能家居應(yīng)用的總控制開關(guān)Demo，客戶也可以根據(jù)自己的需求定制不同的功能。” 呂駿奇表示。

有數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，與歐美相比中國的食品運輸缺乏監(jiān)控措施，采用溫濕度傳感器對運輸中的食品進行監(jiān)控可以有效幫助降低食品運輸中的損失。此外，環(huán)境問題逐漸受到政府和普通民眾的普遍關(guān)注，而工業(yè)生產(chǎn)和精密制造也更關(guān)心周邊環(huán)境變化對產(chǎn)品的影響，使得相對溫濕度傳感器在工業(yè)、醫(yī)療、物流、氣象等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

挑戰(zhàn)傳統(tǒng)方案，單芯片解決方案全面勝出

“我們的客戶北京海林(國內(nèi)最大的溫控器生產(chǎn)商)就采用了Silicon Labs的相對溫濕度傳感器在他們的高端溫控器上，天津九安也將我們的溫濕度傳感器用在嬰兒床監(jiān)護中。這主要是由于Si701x/2x相比普通的分立方案，其精度的一致性更好，產(chǎn)品的性價比更高。” 呂駿奇指出。

Si701x/2x傳感器系列產(chǎn)品是傳統(tǒng)RH感應(yīng)方法的最佳替代選擇，這些傳統(tǒng)方法通常采用分立電阻或電容式RH感應(yīng)原理以及模擬電路去進行溫度補償和信號調(diào)節(jié)，往往需要較多物料和PCB面積，客戶還必須在PCB裝配過程中進行RH/溫度校準，這就容易降低了溫度的一致性。此外，傳統(tǒng)的分立式解決方案也與表面貼裝技術(shù)(SMT)生產(chǎn)不兼容。

而Silicon Labs獲專利的混合信號技術(shù)可在單一IC上集成傳感元器件、信號調(diào)整電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、非易失性存儲器和I2C接口，并且可完全用標準的CMOS工藝制造。相較于分立方法，單芯片解決方案僅需要微不足道的BOM成本。并且，Si701x/2x系列產(chǎn)品還與SMT生產(chǎn)兼容。

單芯片IC設(shè)計提供了更高的易用性，同時降低了制造成本和復(fù)雜度。“Si701x/2x系列產(chǎn)品還是工廠完全校準的，其在精度方面和校準方面都有非常好的表現(xiàn)，不用我們再去校準，Si701x/2x在0-80% RH內(nèi)具有±3% RH的最大精確度，而在 -10℃至+85℃內(nèi)具有±0.4℃的最大溫度精確度。”呂駿奇特別指出。

Si701x/2x關(guān)鍵特性：高精度、低功耗、帶保護膜

由于Silicon Labs的RH感應(yīng)精度在業(yè)內(nèi)名列前茅，Si701x/2x系列產(chǎn)品非常適合于大多數(shù)對RH和溫度感應(yīng)有非常嚴格精度需求的應(yīng)用。相對于競爭對手的同類RH/溫度傳感器，如下圖2所示，Si701x/2x傳感器在更寬濕度范圍(0-80% RH)內(nèi)具有±3% RH的最大精確度。相對于同類產(chǎn)品，該傳感器也在更寬溫度范圍(-10℃至+85℃)內(nèi)具有±0.4℃的最大溫度精確度。

圖2. Si701x/2x與競爭產(chǎn)品的RH精度和范圍比較

除了在RH精度和范圍方面具有極大的競爭優(yōu)勢外，Si701x/2x傳感器還在一體化的RH/溫度傳感器市場具有最低功耗。它支持3.3 V電源電壓和8位分辨率，當每秒一次采樣率時平均片上功耗為2.2μW，與同類產(chǎn)品功耗相比最大低至6倍。如此高能效使得Si701x/2x系列產(chǎn)品成為功耗敏感型應(yīng)用的最佳選擇，并且有助于延長電池壽命。

圖3. Si701x/2x與競爭產(chǎn)品的比較

RH長期偏移也是相對溫濕度傳感器一個重要指標，Si701x/2x系列產(chǎn)品具有最低的長期RH漂移，每年小于0.25% RH，這確保最佳的長期RH精確度。

Si701x/2x系列產(chǎn)品還是業(yè)內(nèi)唯一支持雙溫區(qū)測量的一體化RH/溫度傳感器產(chǎn)品，代表了最先進的RH感應(yīng)發(fā)展水平。新型Si7013器件支持具有可編程線性度的第二區(qū)溫度感應(yīng)，從而消除了通常系統(tǒng)所需的額外模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)和補償軟件。這種需要第二區(qū)溫度感應(yīng)的應(yīng)用(例如恒溫器)現(xiàn)在能夠使用Si7013有效的測量外部熱敏電阻的模擬電壓。

“另外，特別值得一提的是Si701x/2x有非常獨特可選的保護膜，這個保護膜相對競爭對手來說，在生產(chǎn)方面有非常好的表現(xiàn)。貼上保護膜的Si701x/2x可以在通過自動化的生產(chǎn)設(shè)備時不用做額外的處理，這樣非常有利于我們的生產(chǎn)，而我們競爭對手很多是不能做到這一點的。” 呂駿奇特別指出。

一體化的CMOS設(shè)計提供最高的長期可靠性，并且一個可選的過濾器外蓋可以防止沾污，提供額外保護。在工廠安裝的外蓋是一層覆蓋在IC頂部的特氟龍涂層，不僅在PCB裝配過程中保護傳感器，而且也遍及整個產(chǎn)品生命周期，在產(chǎn)品運行過程中屏蔽來自傳感器元件之外的灰塵、污垢和清洗藥劑。

高性價比傳感器搭配節(jié)能MCU及無線IC，世強提供免費Demo

新型Si701x/2x系列產(chǎn)品有效結(jié)合了超低功耗、易用、小尺寸、精確度、可靠性以及標準加工流程兼容性。

此外，特別值得一提的還有Si701x/2x所具有的超高的性價比優(yōu)勢，相比最早進入這一領(lǐng)域的某瑞士公司的產(chǎn)品，加了保護膜的Si701x/2x在成本上比其不加保護膜的產(chǎn)品還要低10%，這也是目前世強的很多客戶采用Si701x/2x加以替換的最主要的原因之一。(Si701x/2x與該公司產(chǎn)品是pin-to-pin兼容的。)

“未來的傳感器市場尤其是在消費電子及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域擁有廣闊前景。當然在具體應(yīng)用中，也面臨一些需要解決的問題。物聯(lián)網(wǎng)方面，客戶希望一塊紐扣電池可以為傳感器供電達6年之久甚至不用更換電池，另外多種傳感器的組網(wǎng)和無線傳輸方式也是一個問題。” 呂駿奇指出。

為了滿足物聯(lián)網(wǎng)對無線感應(yīng)應(yīng)用的需求，世強將Si701x/2x傳感器以及其他傳感器(紫外線指數(shù)傳感器、手勢感應(yīng)傳感器)產(chǎn)品與Silicon Labs的節(jié)能型MCU有效結(jié)合，為客戶提供相應(yīng)的評估板，并且這些評估板都是免費提供給客戶進行評估的。例如下圖4所示的智能家居傳感模塊。

圖4. 世強提供的智能家居傳感模塊

本文小結(jié)

可穿戴市場即將爆發(fā)，本土廠商如何在激烈的市場競爭中實現(xiàn)彎道超車?同時，物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對應(yīng)用于感應(yīng)端的無線傳感器節(jié)點也提出了更高要求。我們需要更高集成度、小尺寸封裝和低功耗的傳感解決方案，世強代理的Silicon Labs的Si701x/2x滿足了這些要求，并且，和競爭相對溫濕度傳感器相比，Si701x/2x還具備超高性價比、高精度(單芯片解決方案還確保了精度的一致性)、帶保護膜的特性，這些特性使得其成為消費電子、智能家居、遠程監(jiān)控、汽車電子、工業(yè)設(shè)備和健保等應(yīng)用的絕佳傳感器選擇。