在日前於加州舉行的年度感測器博覽會(Sensors Expo)上,各種創新技術與應用如雨後春筍般湧現,持續在感測器以及為其實現互連的網路中尋找真正的市場。

智慧型手機搭載可攜式雷達

在超過220多家的參展商中,我們有幸訪問到新創公司OmniPresense執行長Rob Frizzell。OmniPresense可說是短距離雷達市場的先驅,Rob Frizzell則是這家自籌資金(self-funded)公司的創辦人之一。他說:「沒有人把雷達看得像感測器一樣重要,而且,目前除了我們以外,這裡只有另外一家雷達公司。」

該公司以現成的晶片設計了一款24GHz的雷達模組,可直接插在智慧型手機的USB上執行。該雷達模組的主動功耗約1.4W,可在長達5公尺的距離內追蹤個人,或追蹤汽車達10公尺。

該公司早期的目標在於為高階機器人與無人機開發避免碰撞系統。Frizzell指出,最近在當地曾經發生無人機撞上電線而燒毀的意外,一度造成當地社區停電。

Frizzell說:「如果你花了500美元買無人機,就會希望它能修好。」Frizzell還曾經任職60GHz新創公司SiBeam。

長期來看,Frizzell在智慧家庭和工業物聯網(IIoT)領域看到了各式各樣的目標市場。該公司計劃在其模組上擴展API,以提供有關物件運動、速度與其他參數的資料,以實現應用日益廣泛的智慧推論。

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以動作感測器測量撞擊力

在智慧型手機的加持下,加速度計已經廣為流行了,接下來的問題是他們還可能應用在哪裡。亞德諾半導體(ADI)在此看到了資產追蹤方面的新應用,打造出一款可提供撞擊強度資料的新元件。

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這就是ADI在今年3月推出的ADXL372動作感測器,它可用於運動頭盔、保護軌以及高價值的包裹等各種應用,功耗僅1-20微安(uA)。

據ADI光學產品經理表示,在新的用例中找出投資報酬率(ROI)是近來最主要的挑戰之一。例如,許多人認為監控空氣品質是智慧城市的熱門應用,但政府有時會擔心這樣的部署可能只是透露出富裕地區的空氣品質比貧困地區更好的訊息。

Rohm從晶片跨入系統

預計在今年底,羅姆(Rohm)將利用感測器推動其系統業務。該公司旗下Lapis Semiconductor日前打造出一款環境感測器,計劃在興起中的精密農業領域佔據一席之地。該智慧裝置嵌入了該公司的溫度/濕度/pH值感測器、控制器板以及900MHz收發器。

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無線IoT:LPWA vs.蜂巢式技術

微芯科技(Microchip)與一家新創公司聯手展示一款電子捕鼠器,其中內建了微芯的LoRa模組(上圖),以及Sigfox網路(下圖)的ATA8520模組。意法半導體(ST)則與村田(Murata)共同展示一款電路板,它採用了以ST晶片實現的LoRa和Sigfox網路。

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各種產品展示顯示供應商仍普遍看好低功率廣域(LPWA)技術。儘管目前的量仍低(僅數千單位),但業界對於新興領域的興趣十分濃厚,而還有一些抱持觀望態度的人則高談部署數百萬台的計劃。確實,在ST展位上的一位Sigfox代表就表示,目前雖然有高達1,900萬的預訂,但他並不會對實際的部署發表意見。

這位來自Sigfox的代表說,Sigfox網路由於干擾較低,因而容量較LoRa更高。此外,其廣播模式也比依靠點對點連接的LoRa網路更穩定可靠。

LoRa則聲稱擁有更大的生態系統,以及更開放的商業模式,而且目前已經有多家網路供應商都部署了這項技術。相形之下,Sigfox以一種受控管的網路運行,因此,這無疑是一場蜂巢式網路與Wi-Fi網路的經典之戰。

談到蜂巢式技術,Verizon的代表指出,營運商至今已部署了數千個LTE-M模組。該公司期望在2018年底開始提供的後續窄頻IoT(NB-IoT)模組可望降價至10+美元,約較10美元的LoRa / Sigfox模組稍高。

Verizon的代表說,蜂巢式營運商正積極地為數據服務定價。過去每月花費數十美元的服務,如今,根據數據量和使用情況,每年僅需花費數十美元。

模組供應商NimbeLink則將資產追蹤視為最成熟的IoT市場之一。該公司正為其蜂巢式模組提供堅固的塑料外殼,讓用戶可在今年稍晚開始導入不同的封裝與堆疊中。

NimbeLink執行長兼共同創辦人Scott Schwalbe表示:「我們每天都會聽到有人說希望追蹤每一項資產都是免費的。」

法國電信營運商Orange已在法國和其他地區部署LoRa網路。該公司的一位技術主管在會中表示,Orange的理想客戶包括那些幫忙找回遺失行李的公司,因為Orange的服務支援優質的內部與外部連接性。

智慧手錶靠身體發熱運作

加州新創公司Matrix Industries展示一款獨特的熱電產生器,採用矽材料取代較昂貴且具毒性的碲化鉍。該公司的首款商用產品是搭載電子墨水顯示器的基本款智慧手錶,最特別之處在於它是靠使用者手腕產生的熱而驅動的。

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Matrix正加緊出貨來自Indiegogo的11,000只智慧手錶訂單。不過,該公司也在觀察其他可能的市場,包括石油與天然氣,因為這一類產品具有高達700度的溫差,可望達到數百瓦的發電能力。

該公司業務開發經理Dave Millman表示:「我們目前先從穿戴式裝置著手,因為這是最困難的應用。」Matrix Industries是由加州理工學院的好幾位博士生聯手成立的。

感測器介面贏得最佳產品獎

AMS AG的智慧配件通訊介面獲得了今年Sensors Expo的最佳產品獎(best of show award)。ACI透過採用專有協議的一條電力線,以小型主/從晶片從多個感測器傳送資料。這一鏈路可減少頭戴式耳機內部的走線,同時還能增加更多的感測器功能,例如在語音通話中消除雜訊、LED燈以及手勢辨識等。

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心率監測器實現KHz級採樣

Rohm還展示其最新的光學心率監測器BH17926LC,內建於智慧戒指中。這款消費級裝置可支援達KHz級的採樣,輕鬆測量心率收縮資料。

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參考設計瞄準IoT、穿戴式裝置

隨著感測器應用普及,晶片製造商開始將更多的功能封裝於參考設計模組上;這些參考設計是專為開發人員在設計IoT節點或穿戴式裝置而打造的。

Microchip的模組採用其Cortex-M0 MCU、BLE、小型加密引擎,以及來自Bosch與Vishay的3個動作與環境感測器;傳輸時功耗約5mA。

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意法半導體(ST)的開發套件包括自家的邏輯元件、感測器以及LED驅動器。它還支援SD卡。

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研究人員展示多款計劃冰山一角

有鑑於感測器發展空間廣大,法國研究機構CEA-Leti如今已有多達30項感測器計劃正進行中。CEA-Leti在會中展示幾款研發成果,包括現由Promo1D進行商用化的E-Thread纖維。

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這種E-Thread纖維採用肉眼幾乎看不到的(190mm x 0.4mm x 0.4mm) MEMS元件,連接兩條可水洗的導線,可用於紡紗或編織。E-Thread晶片可用於RFID標籤、溫度感測器或連接LED燈。

此外,Leti還展示四款採用不同技術的氣體感測器,分別以不同的精確度為各種氣體進行偵測。該領域的產品價格範圍也相當廣泛,從1美元的消費裝置,到石油與天然氣公司所用的1萬美元工業級設備均囊括在內。

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編譯:Susan Hong

(參考原文:13 Views of Sensors Expo 2017,by Rick Merritt)