2017年最新传感技术和应用领域盘点

随着各种传感器逐渐成为移动装置的标准配备，接下来的问题是他们还可能扩展在哪些领域的应用。

在日前于加州举行的年度传感器博览会(Sensors Expo)上，各种创新技术与应用如雨后春笋般涌现，持续在传感器以及为其实现互连的网络中寻找真正的市场。

智能手机搭载可携式雷达

在超过220多家的参展商中，我们有幸访问到新创公司OmniPresense执行长Rob Frizzell。OmniPresense可说是短距离雷达市场的先驱，Rob Frizzell则是这家自筹资金(self-funded)公司的创办人之一。他说：“没有人把雷达看得像传感器一样重要，而且，目前除了我们以外，这里只有另外一家雷达公司。”

该公司以现成的芯片设计了一款24GHz的雷达模组，可直接插在智能型手机的USB上执行。该雷达模组的主动功耗约1.4W，可在长达5公尺的距离内追踪个人，或追踪汽车达10公尺。

该公司早期的目标在于为高阶机器人与无人机开发避免碰撞系统。Frizzell指出，最近在当地曾经发生无人机撞上电线而烧毁的意外，一度造成当地社区停电。

Frizzell说：“如果你花了500美元买无人机，就会希望它能修好。”Frizzell还曾经任职60GHz新创公司SiBeam。

长期来看，Frizzell在智能家庭和工业物联网(IIoT)领域看到了各式各样的目标市场。该公司计划在其模组上扩展API，以提供有关物件运动、速度与其他参数的数据，以实现应用日益广泛的智能推论。

以动作传感器测量撞击力

在智能型手机的加持下，加速度计已经广为流行了，接下来的问题是他们还可能应用在哪里。亚德诺半导体(ADI)在此看到了资产追踪方面的新应用，打造出一款可提供撞击强度数据的新元件。

这就是ADI在今年3月推出的ADXL372动作传感器，它可用于运动头盔、保护轨以及高价值的包裹等各种应用，功耗仅1-20微安(uA)。

据ADI光学产品经理表示，在新的用例中找出投资报酬率(ROI)是近来最主要的挑战之一。例如，许多人认为监控空气品质是智能城市的热门应用，但政府有时会担心这样的部署可能只是透露出富裕地区的空气品质比贫困地区更好的讯息。

Rohm从芯片跨入系统

预计在今年底，罗姆(Rohm)将利用传感器推动其系统业务。该公司旗下Lapis Semiconductor日前打造出一款环境传感器，计划在兴起中的精密农业领域占据一席之地。该智能装置嵌入了该公司的温度/湿度/pH值传感器、控制器板以及900MHz收发器。

无线IoT：LPWA vs.蜂巢式技术

微芯科技(Microchip)与一家新创公司联手展示一款电子捕鼠器，其中内建了微芯的LoRa模组(上图)，以及Sigfox网络(下图)的ATA8520模组。意法半导体(ST)则与村田(Murata)共同展示一款电路板，它采用了以ST芯片实现的LoRa和Sigfox网络。

各种产品展示显示供应商仍普遍看好低功率广域(LPWA)技术。尽管目前的量仍低(仅数千单位)，但业界对于新兴领域的兴趣十分浓厚，而还有一些抱持观望态度的人则高谈部署数百万台的计划。确实，在ST展位上的一位Sigfox代表就表示，目前虽然有高达1,900万的预订，但他并不会对实际的部署发表意见。

这位来自Sigfox的代表说，Sigfox网络由于干扰较低，因而容量较LoRa更高。此外，其广播模式也比依靠点对点连接的LoRa网络更稳定可靠。

LoRa则声称拥有更大的生态系统，以及更开放的商业模式，而且目前已经有多家网络供应商都部署了这项技术。相形之下，Sigfox以一种受控管的网络运行，因此，这无疑是一场蜂巢式网络与Wi-Fi网络的经典之战。

谈到蜂巢式技术，Verizon的代表指出，营运商至今已部署了数千个LTE-M模组。该公司期望在2018年底开始提供的后续窄频IoT(NB-IoT)模组可望降价至10+美元，约较10美元的LoRa / Sigfox模组稍高。

Verizon的代表说，蜂巢式营运商正积极地为数据服务定价。过去每月花费数十美元的服务，如今，根据数据量和使用情况，每年仅需花费数十美元。

模组供应商NimbeLink则将资产追踪视为最成熟的IoT市场之一。该公司正为其蜂巢式模组提供坚固的塑料外壳，让用户可在今年稍晚开始导入不同的封装与堆叠中。

NimbeLink执行长兼共同创办人Scott Schwalbe表示：“我们每天都会听到有人说希望追踪每一项资产都是免费的。”

法国电信营运商Orange已在法国和其他地区部署LoRa网络。该公司的一位技术主管在会中表示，Orange的理想客户包括那些帮忙找回遗失行李的公司，因为Orange的服务支援优质的内部与外部连接性。

智能手表靠身体发热运作

加州新创公司Matrix Industries展示一款独特的热电产生器，采用矽材料取代较昂贵且具毒性的碲化铋。该公司的首款商用产品是搭载电子墨水显示器的基本款智能手表，最特别之处在于它是靠使用者手腕产生的热而驱动的。

Matrix正加紧出货来自Indiegogo的11,000只智能手表订单。不过，该公司也在观察其他可能的市场，包括石油与天然气，因为这一类产品具有高达700度的温差，可望达到数百瓦的发电能力。

该公司业务开发经理Dave Millman表示：“我们目前先从穿戴式装置着手，因为这是最困难的应用。”Matrix Industries是由加州理工学院的好几位博士生联手成立的。

传感器接口赢得最佳产品奖

AMS AG的智能配件通讯接口获得了今年Sensors Expo的最佳产品奖(best of show award)。ACI透过采用专有协议的一条电力线，以小型主/从芯片从多个传感器传送数据。这一链路可减少头戴式耳机内部的走线，同时还能增加更多的传感器功能，例如在语音通话中消除杂讯、LED灯以及手势识别等。

心率监测器实现KHz级采样

Rohm还展示其最新的光学心率监测器BH17926LC，内建于智能戒指中。这款消费级装置可支援达KHz级的采样，轻松测量心率收缩数据。

参考设计瞄准IoT、穿戴式装置

随着传感器应用普及，芯片制造商开始将更多的功能封装于参考设计模组上；这些参考设计是专为开发人员在设计IoT节点或穿戴式装置而打造的。

Microchip的模组采用其Cortex-M0 MCU、BLE、小型加密引擎，以及来自Bosch与Vishay的3个动作与环境传感器；传输时功耗约5mA。

意法半导体(ST)的开发套件包括自家的逻辑元件、传感器以及LED驱动器。它还支持SD卡。

研究人员展示多款计划冰山一角

有鉴于传感器发展空间广大，法国研究机构CEA-Leti如今已有多达30项传感器计划正进行中。CEA-Leti在会中展示几款研发成果，包括现由Promo1D进行商用化的E-Thread纤维。

这种E-Thread纤维采用肉眼几乎看不到的(190mm x 0.4mm x 0.4mm) MEMS元件，连接两条可水洗的导线，可用于纺纱或编织。E-Thread芯片可用于RFID标签、温度传感器或连接LED灯。

此外，Leti还展示四款采用不同技术的气体传感器，分别以不同的精确度为各种气体进行侦测。该领域的产品价格范围也相当广泛，从1美元的消费装置，到石油与天然气公司所用的1万美元工业级设备均囊括在内。