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歐姆龍壓力傳感器,應用于智能手機、可穿戴設備行業

文章來源:廣州鼎悅電子科技公司 人氣:198 發表時間:2019-09-25 17:29:42

從日常生活到產業各界,通過壓力、慣性、流量、溫度、聲音、光線檢測到自然界各種各樣現象的傳感器正在被廣泛應用。

比如使用通過體溫檢測到人體的紅外傳感器,就可以只在有人的地方進行照明和提供冷氣,從而大大削減用電量的浪費。而地震傳感器可以檢測出強烈的地震,從而中止裝置和設備的使用,避免機器發生故障和引發火災等次生災害。
 
而隱藏在智能手機中的麥克風其實也是傳感器的一種,能夠檢測到從高音到低音廣域的音頻,通過內置傳感器將通話音量和音色進行清晰地傳遞。
這些傳感器的特點是非常小。在只有幾毫米大小的硬件中,聚集著檢測裝置、控制器等各種組件,可將檢測到的機械數據轉換為電氣信號進行傳輸。這些微小的機器,被稱作MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)。
 
MEMS作為新世紀的關鍵技術正在各類領域得到廣泛應用。智能手機、可穿戴設備相關的應用程序變得種類繁多也與MEMS小型化、高精度有著直接的關系。當智能手機處于傾斜的狀態時,手機屏幕的方向也會隨之變化,而使用的地圖app仍會正確地標示出使用者所在的地理位置。而在步行中,無論怎樣活動,智能手機也能讀取出使用者真正的運動量。這些功能都得益于MEMS。
 
近年來,MEMS傳感器已能夠收集到“高度”的信息,這也引起人們的廣泛關注。在位置信息上添加高度信息,就可以定位(navigation)人在建筑物的所在高度和具體位置。而即使是上下臺階產生的運動,也會被計入真正的運動量。
 

那么,如何評估“高度”呢?關鍵就是掌握氣壓差。眾所周知,氣壓隨高度的上升而下降。據計算,珠穆朗瑪峰頂峰的氣壓只有地面的30%。不止在高處,日常生活中,我們也經常接觸到由極小的空氣分子質量差引起的氣壓變化。而能夠檢測出同真空狀態下相比,所產生的細小氣壓差,就是絕對壓力傳感器。如下圖所示:


2.0mm×2.5mm×0.85mm,在如同筆尖般大小的包裝里,附帶著能夠檢測氣壓和實現控制效果的IC芯片。它能夠檢測出相當于高度±5cm的±0.6Pa的氣壓變化。人們在上下臺階每一步所產生的移動距離,都能夠被精準地檢測到。
 
如此精密且小巧的機器尺寸也達到了世界級水平。
 
通過無限組合,集結不同領域的成員
 
在僅有2平方毫米大小的包裝里制造能夠捕捉到細微氣壓變化的機器要比想象中還要困難。
 
在封裝內部,裝有懸掛在真空環境中的硅薄膜(隔膜),檢測外部空氣進入隔膜后所產生的氣壓變化。為了提高傳感器的檢測精度,硅膜片必須做到盡可能薄,以便在感觸細微的氣壓后可以產生巨大的變形。
 
另外,在根據薄膜形狀變化處理電子信號的回路上,為了提高傳輸精度,如何降低噪音也成為一大課題。
 
即使這些問題都能解決,由于傳感器精度提高而產生的溫度變化所引發的殼體輕微變形的問題依然存在。
歐姆龍的MEMS是在融合了‘過去技術的傳承 ’ 和‘新技術的創新 ’中誕生。能夠順利完成和發布了世界級水平的傳感器,也是歐姆龍在不斷進行挑戰的成果。創造出新型傳感器,為社會提供能新價值。
 
通過制造,使MEMS從期望變為現實
絕對壓力傳感器以極小的體型和能夠檢測±0.6Pa氣壓變化的高性能,將在未來實現更廣泛的應用。對于站立、端坐、睡覺、跌倒以及上下樓梯時人們的動作和位置變化都能夠進行檢測,包括三維空間精確的高度變化。充分利用絕對壓力傳感器進行動作和位置判斷這些特點,將會開發出越來越多的應用,特別是在智能手機和各種穿戴設備方面。
 
比如,不知道在商場走失的孩子在第幾層時,或是無法確定災害發生時等待救援的幸存者在建筑內的具體位置,在這些情況下,MEMS可以在GPS信號無法達到的室內空間中,準確把握相應的位置,為防盜、兒童保護、受災救助起到安心、安全的功效。
 
除此以外,MEMS還可以為健康領域做出貢獻。比如可穿戴設備通過高精度測量上下臺階或坡道所產生的距離,進而計算出相關的運動量。
       通過檢測自然界的各種現象,如壓力,慣性,流量,溫度,聲音和光線,與歐姆龍的傳感技術和數據結合,轉換成具有價值的信息,我們可以為人類創造出更加便利且前所未有的產品。歐姆龍將共同努力,通過MEMS,將未來從期望轉變為現實。




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