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TDK高性能防水氣壓計,以滿足智能穿戴產品之需求

獨愛72H ? 來源:TDK電子 ? 作者:TDK電子 ? 2020-05-20 11:08 ? 次閱讀

(文章來源:TDK電子)

隨著美國FCC E911對手機豎直方向±3米定位要求的強制實施、智能穿戴設備普及率快速提升,大氣壓傳感器在2020年迅速成為消費類MEMS傳感器的一大熱點。大氣壓傳感器,在個人消費類電子產品上主要被用來測量高度,所以又稱高度計。

受全球疫情影響,人們對個人身體健康的關注度普遍升高,健身運動意愿空前高漲,預期智能穿戴產品(智能手表、運動手表、手環)需求在2020年會有可觀的成長。TDK近期應勢推出了業內功耗最低、噪聲最小、封裝最薄的10ATM防水氣壓計ICP-10125,以滿足智能穿戴產品之需求。

ICP-10125采用了TDK基于電容式原理特別優化設計的MEMS氣壓傳感器芯片,輔以TDK經驗豐富的陶瓷基底煙囪式灌膠封裝,完美匹配可穿戴產品對氣壓計性能和防水的苛刻要求。

相較于電阻式大氣壓傳感器, 電容式大氣壓傳感器具有非常明顯的優勢, 具體來說有以下幾個方面,功耗更低:壓電電阻式在測量時應用惠斯通電橋, 會消耗功耗,而電容式的測量原理幾乎不消耗電流,噪聲更低:壓電電阻的熱噪聲從根本上限制了氣壓計的靈敏度和分辨率,更高的溫度穩定性:壓電電阻對溫度很敏感,精度更高:從原理上來說, 電容式對氣壓變化更為敏感。

TDK針對個人消費類電子產品大氣壓傳感器的應用特點,在傳感器設計上對功耗和噪聲進一步優化,體現在產品上,ICP-10125與業內競品(包括電容式和壓電電阻式)比較,同等設置下消耗最低電流、輸出最低噪聲。

ICP-10125在低功耗模式下,每秒鐘采樣一次的平均電流消耗僅1.3微安。穿戴產品可以保持氣壓計常開,持續監測環境氣壓變化/高度變化,而為此付出的功耗相較于系統整體功耗微不足道。即使工作在超低噪聲模式下(可滿足氣壓或者高度超高精度測量),ICP10125每秒鐘采樣一次的平均電流消耗也僅為10.4微安。

ICP-10125可以根據應用對測量精度的不同需求,動態工作在不同的模式。超低噪聲模式下,ICP-10125的輸出氣壓噪聲(RMS)僅為0.4帕,對應到在大氣環境下的高度測量輸出噪聲(RMS)僅為~3.4厘米(0.4帕 x ~8.5厘米/帕)。對應到高度測量應用上,ICP-10125可以精確測量到3.4厘米以上的高度變化,換句話說,ICP-10125對高度的有效分辨率為3.4厘米。

結合以上低功耗和低噪聲的突出優勢,ICP-10125在可穿戴產品上可以幫助客戶豐富應用場景,實現基于壓電電阻式氣壓計無法實現的應用。

運動識別和記錄是可穿戴產品最基本也是最重要的應用,目前市面上的絕大部分產品會基于運動傳感器(加速度計和陀螺儀)來感測運動數據(加速度和角速度),通過運動算法處理大概識別運動模式并記錄運動過程。但通常會遇到識別率和精準度的問題,因為兩種不同的運動方式下運動傳感器采集到的數據可能非常相似。現在使用ICP-10125檢測厘米級的高度變化,把高度信息和運動數據相融合,識別率和精準度會得到極大提升。

防水,是可穿戴產品的基本要求,用戶會戴著智能手表、手環游泳、淋浴、玩水等,產品整體需要滿足5ATM甚至10ATM的防水要求。結構設計和組裝上,通常會做近似于密封的處理。但氣壓計要感測外界環境的大氣壓,不能像其它元器件一樣被密封在可穿戴產品的殼體內,必須要跟外界環境(大氣)保持連通。

ICP-10125采用了煙囪式灌膠封裝,滿足可穿戴產品的高規格防水要求,同時兼顧氣壓感測的性能。與采用常規封裝的氣壓計相比,使用ICP-10125的產品在防水可靠性、透氣性和產線裝配的便利性上都有明顯優勢。

以上介紹了TDK新近推出的防水氣壓計ICP-10125的特性和在可穿戴產品上的特色應用。ICP-10125在全球范圍內已經獲得多家可穿戴產品客戶的高度認可,并運用在新產品的設計中,多款搭載ICP-10125的智能可穿戴產品在年內會陸續推向市場。通過戴在手腕上的小小傳感器,您會更加了解自己的一“舉”一動。

(責任編輯:fqj)

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