ROHM脉搏传感器实现高精度检测与业界较低功耗,助力可穿戴设备升级
全球知名半导体制造商ROHM面向运动手环和智能手表等可穿戴式设备领域,开发出测量脉搏信号的脉搏传感器BH1790GLC。该公司LSI商品开发本部传感器开发课经理山岸信之(中)、传感器开发课技术调查主任相良武志(左)和上海设计中心高级工程师孙彬等向记者介绍了开发背景和新产品的特点和优势。
充分发挥技术优势
孙彬介绍说,近年来对电子设备的节能化、小型化要求越来越高。其中,运动手环和智能手表等可穿戴式设备搭载脉搏测量功能已成为主流趋势,预计未来还会进一步显著增长。然而,可穿戴式设备因存在电池容量限制的问题,而对可长时间驱动的低功耗元器件需求日益增加。针对这种需求,ROHM利用多年积累的光传感器开发经验和独有的红外线去除技术等,成功开发出非常适用于可穿戴式设备的脉搏传感器。通过开发低功耗且高精度的传感器,来满足社会的需求。
他表示,ROHM集团传感器产品优势由来已久,利用传感器元器件技术、LSI模拟前端技术及通信技术,提供综合的IoT解决方案,使人们的生活更加安全、便利、舒适。这些技术包括内置MCU智能传感器融合解决方案、LSI AFE技术(高精度模拟前端技术)、元器件要素技术(压电技术、MEMS陶瓷)、通信技术(有线、无线),以及光学和封装技术(小型封装),广泛应用于工厂、基础建设、健康护理、汽车和通信等领域。
据介绍,ROHM集团的传感器技术包括:采用硅深度蚀刻技术的电容式MEMS(加速度、陀螺仪传感器);改善光感的光学过滤技术;采用高性能压电薄膜形成技术和硅深度蚀刻技术的压电电阻式MEMS(气压传感器);SOI (Silicon onInsulator)和非制冷热电堆(紫外线传感器、红外线热成像传感器)。这些技术形成了ROHM集团丰富的传感器产品阵容。现在,ROHM集团依托技术优势开发了全新的脉搏传感器BH1790GLC。
BH1790GLC脉搏传感器
以较低功耗实现高品质脉搏信号
孙彬强调,BH1790GLC利用ROHM多年来积累的光传感器技术经验和独有的模拟电路技术优势提高了传感器灵敏度。因此,即使LED的亮度较低也可准确感知脉搏,实现业界较小级别的低功耗。另外,BH1790GLC采用脉搏传感器特有的光学滤光片结构,可高精度地检测脉搏信号。因此,不仅使可穿戴式设备的电池寿命更长,还将红外线的影响降低到以往产品的1/10以下,即使在剧烈运动和室外等红外线较强的环境下,也可获得高品质的脉搏信号,有助于推动可穿戴式设备的进一步发展。
脉搏传感器原理
脉搏传感器结构
他表示,通过脉波检测可获取脉搏数,衡量人的精神压力水平等各种生命体征。以往由于太阳光里含有红外线成分,透过人体的红外光线形成噪音,室外脉搏检测精度不好。ROHM集团利用两大优势改变了这一窘境。
第一是优异的红外线去除特性。BH1790GLC利用ROHM的传感器技术优势,采用非常适合脉搏检测的符合绿色光波长的光电二极管,同时感光部采用绿色光的滤光片和红外(IR)截止滤光片相结合的脉搏传感器专有的滤光片结构。因此,不仅实现了高精度,而且将红外线的影响降低到以往产品的1/10以下,即使在剧烈运动和太阳光等红外线干扰较强的环境下,也可获得稳定的脉搏数据。
红外线去除特性
第二是实现较小级别的低功耗,可穿戴设备中电池容量有限,低功耗是一个重要特性。BH1790GLC利用ROHM多年积累的光传感器开发经验和独有的模拟电路技术优势,实现更高的传感器灵敏度。由此,即使在LED亮度较低的条件下,也可准确感知脉搏,功耗比以往产品降低约74%。实现业界较小级别的低功耗,有助于延长可穿戴式设备的电池寿命。
低功耗特性
此外,BH1790GLC采用低亮度、低VF电压的LED元件,可检测脉搏信号,不再需要以往所需的LED电源用DCDC电路。与以往产品相比可减少达30%的安装面积,有助于减轻设计负荷。BH1790GLC的应用包括智能手环、智能手表等可穿戴式设备;智能手机,以及其他需要重要数据的设备。
孙彬还透露,BH1790GLC已于2016年10月开始出售样品,2016年11月开始暂以月产50万个的规模投入量产,2017年2月开始在中国销售传感器评估套件脉搏传感器扩展板。通过开放平台(通用微控制器开发板)可轻松获取传感器测量信息的传感器扩展板。今后,ROHM将面向应用日益普及的可穿戴式设备领域,继续开发有助于实现安全、舒适的社会的产品。
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