關鍵詞： 可穿戴 , 相對溫濕度傳感器

        可穿戴市場在蘋果“iwatch”的傳聞中醞釀，發展，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。可以說，“Apple Watch”為可穿戴產品樹立了一個新的典范。不過，在“高大上”的“Apple Watch”的示范效應下，智能穿戴撥動了很多公司的神經，其他的可穿戴廠商要如何尋求產品的差異化，從而跟上這波可穿戴市場爆發的商機呢？
“其實，可穿戴產品差異化的重點在于傳感器，而傳感器被稱為是可穿戴產品的靈魂，一款高性價比，低功耗，小尺寸的傳感器能夠為可穿戴產品提供差異化的競爭優勢，例如青島濰坊歌爾的智能手環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，客戶的反應非常好。”世強產品經理呂駿奇表示。
相對溫濕度傳感器在多領域應用全面開花
雖然幾年前智能手機等移動設備的興起并沒有帶動相對溫濕度傳感器的普及，不過，在可穿戴產品及物聯網（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用領域。

圖1. Si701x/2x相對溫濕度傳感器應用領域


Si701x/2x相對溫濕度傳感器可為家居自動化、HVAC、制冷、醫療照護、遠程監控、汽車和工業設備等提供精確相對濕度(RH)感應。當與世強代理的Silicon Labs廣受歡迎的節能型微控制器和無線IC產品相結合時，Si701x/2x系列產品能夠為連接到物聯網的各種可連接設備進行測量、控制和報告環境狀況，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，例如將溫濕度傳感器用于家庭的溫度、濕度數據采集系統中，就可以方便、及時的獲取室內、外的溫度、濕度等數據（也可和其他傳感器集成擴展數據采集應用范圍）。
“配合Silicon Labs最節能的EFM32 MCU及多種傳感器組合（包括紫外光、相對溫濕度、手勢感應），世強能夠為客戶提供智能家居應用的總控制開關Demo，客戶也可以根據自己的需求定制不同的功能。” 呂駿奇表示。
有數據統計表明，與歐美相比中國的食品運輸缺乏監控措施，采用溫濕度傳感器對運輸中的食品進行監控可以有效幫助降低食品運輸中的損失。此外，環境問題逐漸受到政府和普通民眾的普遍關注，而工業生產和精密制造也更關心周邊環境變化對產品的影響，使得相對溫濕度傳感器在工業、醫療、物流、氣象等領域得到廣泛應用。
挑戰傳統方案，單芯片解決方案全面勝出
“我們的客戶北京海林（國內最大的溫控器生產商）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，產品的性價比更高。” 呂駿奇指出。
Si701x/2x傳感器系列產品是傳統RH感應方法的最佳替代選擇，這些傳統方法通常采用分立電阻或電容式RH感應原理以及模擬電路去進行溫度補償和信號調節，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，傳統的分立式解決方案也與表面貼裝技術（SMT）生產不兼容。
而Silicon Labs獲專利的混合信號技術可在單一IC上集成傳感元器件、信號調整電路、模數轉換器（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系列產品還與SMT生產兼容。
單芯片IC設計提供了更高的易用性，同時降低了制造成本和復雜度。“Si701x/2x系列產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，不用我們再去校準，Si701x/2x在0-80% RH內具有±3% RH的最大精確度，而在 -10℃至+85℃內具有±0.4℃的最大溫度精確度。”呂駿奇特別指出。




       
Si701x/2x關鍵特性：高精度、低功耗、帶保護膜
由于Silicon Labs的RH感應精度在業內名列前茅，Si701x/2x系列產品非常適合于大多數對RH和溫度感應有非常嚴格精度需求的應用。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）內具有±3% RH的最大精確度。相對于同類產品，該傳感器也在更寬溫度范圍（-10℃至+85℃）內具有±0.4℃的最大溫度精確度。

圖2. Si701x/2x與競爭產品的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，與同類產品功耗相比最大低至6倍。如此高能效使得Si701x/2x系列產品成為功耗敏感型應用的最佳選擇，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系列產品還是業內唯一支持雙溫區測量的一體化RH/溫度傳感器產品，代表了最先進的RH感應發展水平。新型Si7013器件支持具有可編程線性度的第二區溫度感應，從而消除了通常系統所需的額外模擬數字轉換器（ADC）和補償軟件。這種需要第二區溫度感應的應用（例如恒溫器）現在能夠使用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，在生產方面有非常好的表現。貼上保護膜的Si701x/2x可以在通過自動化的生產設備時不用做額外的處理，這樣非常有利于我們的生產，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，而且也遍及整個產品生命周期，在產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能MCU及無線IC，世強提供免費Demo
新型Si701x/2x系列產品有效結合了超低功耗、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勢，相比最早進入這一領域的某瑞士公司的產品，加了保護膜的Si701x/2x在成本上比其不加保護膜的產品還要低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網等領域擁有廣闊前景。當然在具體應用中，也面臨一些需要解決的問題。物聯網方面，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和無線傳輸方式也是一個問題。” 呂駿奇指出。
為了滿足物聯網對無線感應應用的需求，世強將Si701x/2x傳感器以及其他傳感器（紫外線指數傳感器、手勢感應傳感器）產品與Silicon Labs的節能型MCU有效結合，為客戶提供相應的評估板，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
可穿戴市場即將爆發，本土廠商如何在激烈的市場競爭中實現彎道超車？同時，物聯網的快速發展對應用于感應端的無線傳感器節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、遠程監控、汽車電子、工業設備和健保等應用的絕佳傳感器選擇。