一年一度的感測器博覽會(Sensor Expo 2018)又來了!今年度的這場感測器盛會吸引了超過5,000人註冊參與,還有250家以上的公司展示最新產品。相較於去年的技術展示,這些不斷成長的數字顯示在此物聯網(IoT)發展的早期階段,有越來越多各種不同的感測器組合陸續增加,同時也持續地吸引著人們的高度興趣。

在今年的展會現場,我有機會拜訪了美國加州大學聖地亞哥分校(UC San Diego) Jacobs工程學院院長Albert Pisano。他曾經在柏克萊大學(UC Berkeley)主持感測器與致動器實驗室。而在此新的工作崗位,他帶領的是一項專注於穿戴式裝置的類似計劃。

但是,Pisano說:「我們並不是要做像Fitbit那樣的產品,而是對於能直接在皮膚上起化學反應的生物相容裝置感興趣。」

Pisano介紹其研究團隊正在探索中的三個關鍵應用案例:用於早產兒的小型、持久型組合感測器;用於老年人的連續生物感測器,以及製藥公司在臨床試驗中置於人體中的感測器。

從技術挑戰來看,這些感測器都必須提高準確度,同時降低成本、尺寸和功耗。在實驗室中,一項有趣的技術是使用人體汗液中的乳酸作為供電來源,其電量足以驅動超低功率無線電。不過,這項技術還處於早期階段,在確定如何針對個別化學的廣泛差異進行校準時面臨著大數據挑戰。

尺寸和成本也是另一個感測器市場——資產追蹤——的重要因素;這一市場據稱是IoT中最熱門領域之一。受惠於晶片整合以及較低功耗網路(如LTE CatM和LoRa)的帶動,模組價格已經從25美元降低至平均15美元了。然而,展示該模組的工程師說,壞消息是營運商尚未普遍部署穩定的CatM網路,而LoRa還在致力於部署全球漫遊。

此外,美商亞德諾(ADI)、羅姆(Rohm)和TDK等主要的參展商在過去幾年來陸續收購了幾家較小規模的感測器供應商,如今已經補齊了其產品組合。

20180705_sensor_NT02P1 在這場年度盛會的最後一天下午,最新感測器技術現場仍吸引眾多人群聚集

雙雷達系統提升定位精度

ADI在今年2月收購Symeo後,推出了配備57-64GHz的雷達感測器。這家總部位於德國慕尼黑的Symeo在被收購之前,一直在銷售這套尺寸僅一個棒球大小的3,000美元系統,目標在於精確定位建築工地的起重機等用途。

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該公司的秘訣在於其使用現成晶片的電路板設計上支援軟體執行,因而能夠讓兩個感測器協同作業,提供超過500公尺(m)以上的5mm的定位精度,這比起單獨使用一個雷達作業的定位精度更高一個數量級。

ADI尚未明確表示未來將如何以及何時開始推出Symeo的技術,但從這項技術展示在其攤位的顯著位置來看,很明顯該公司對它寄予厚望。

利用超音波聽音檢測

意法半導體(STMicroelectronics;ST)展示了一種能夠拾取20Hz至80KHz訊號的MEMS麥克風,可深層監聽超音波頻譜,以檢測建築物中的管線洩漏等故障情況。如同在Sensor Expo展場的其他感測器一樣,這款低於1美元的元件目的在於將資料串流傳輸到執行嵌入式分析的微控制器(MCU)。

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感測器嗅出產品氣味

來自日本東京的新創公司Aroma Bit自詡為提供氣味分析服務的數據公司。該公司專有的氣體感測器技術,分別使用了35種不同的薄膜來檢測氣味。這種技術稱為石英晶體微量天平,能夠測量石英晶體諧振器的頻率變化,從而確定每個區域的質量變化。

20180705_sensor_NT02P4 上圖背景中的Aroma Coder 35Q感測盒可作為隔離氣味的腔室。該新創公司迄今已編製了超過1,000種氣味的數位簽章。例如,展示中提供了百事可樂(Pepsi)與可口可樂(Coca-Cola)氣味差異的數位描述。

磁感測器支援各種角度

TDK展示其最新的穿隧磁阻(TMR)感測器。360°角度感測器可提供0.2度以內的定位,預計將在今秋出樣,其成本據稱不到1美元。

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新款TAD2140感測器可用於汽車動力方向盤和雨刷馬達等產品,去年還取得了智慧型手機訂單,用於手機中的相機防手震功能。該元件採用TO-6封裝,整合了6個電容和1個電阻,可支援使用ICsense嵌入式DSP的數位介面。ICsense是TDK於2017年3月收購的ASIC設計公司。

塑料感測器嘉惠截肢患者

英國的PST Sensors展示在軟性塑料基板上整合感測器的最新進展。這項設計專為用於義肢內部而開發,透過藍牙監測並回報義肢內部的溫度、濕度等動態——這些因素可能會影響截肢患者因糖尿病而進一步惡化。

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該感測器將於今秋用於英國國家健康服務中心(National Health Service)進行試驗。PST Sensors目前正在開發第二代產品,預計明年發表這款可編織於襪子的感測器產品。

Alps多樣化感測器

日本阿爾卑斯電氣株式會社(Alps Electric)展示其感測器組合(下圖),這同時也可作為感測器領域應用多樣化的一個指標。該公司並未在活動中發表新晶片,而是與閘道器供應商、美國雲端運算軟體供應商Mode聯手展示使用其模組開發的端對端物聯網解決方案。

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Thales追逐IMU中間市場

法國Thales Group旗下美國分公司正嘗試利用其最新的NavChip2,為其六軸慣性測量單元(IMU)開闢新的中間市場。該模組採用現成晶片,以高達16G和2,000度/秒的速度,提供每小時低於5度的定位漂移精確度。其目標在於以較低成本為汽車、無人機和機器人提供1,300美元的子系統。

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以低功率偵測電流

羅姆(ROHM)則展示一款微型的非接觸式電流感測器,採用磁偏置測量通過電路板的電流。相較於目前採用電阻的途徑,這款不到1美元的元件大幅降低了功耗與熱。

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升級觸控與安全性

微芯科技(Microchip Technology)展示一款增強型電容式觸控感測器,可嵌入於其新型的32位元MCU——SAM L10和L11。該公司聲稱這些晶片是首款支援Arm TrustZone硬體安全技術的Arm Cortex-M23 MCU。在該MCU內部的觸控感測器能夠平行擷取4個訊號,而且比該公司現有的嵌入式感測器具備更佳的抗雜訊與抗濕度性能。

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編譯:Susan Hong

(參考原文:10 Views of Sensors Expo 2018,by Rick Merritt)