可穿戴市场爆发商机，温湿度传感器在多领域应用开花
2014-11-22 09:33:33   来源：微迷   评论：0   点击：

可穿戴市场在苹果“iWatch”的传闻中酝酿，发展，而直到最近苹果智能手表“Apple Watch”的公开亮相，才使得可穿戴市场真正走出概念阶段。可以说，“Apple Watch”为可穿戴产品树立了一个新的典范。不过，在“高大上”的“Apple Watch”的示范效应下，智能穿戴拨动了很多公司的神经，其他的可穿戴厂商要如何寻求产品的差异化，从而跟上这波可穿戴市场爆发的商机呢？

“其实，可穿戴产品差异化的重点在于传感器，而传感器被称为是可穿戴产品的灵魂，一款高性价比，低功耗，小尺寸的传感器能够为可穿戴产品提供差异化的竞争优势，例如青岛潍坊歌尔的智能手环就采用了Silicon Labs的单芯片温湿度传感器，客户的反应非常好。”世强产品经理吕骏奇表示。

温湿度传感器在多领域应用全面开花

虽然几年前智能手机等移动设备的兴起并没有带动温湿度传感器的普及，不过，在可穿戴产品及物联网的带动下，温湿度传感器必将迎来新一轮市场行情。如下图1所示为Silicon Labs的单芯片相对湿度和温度传感器应用领域。

图1 Si701x/2x相对温湿度传感器应用领域

Si701x/2x相对温湿度传感器可为家居自动化、HVAC、制冷、医疗照护、远程监控、汽车和工业设备等提供精确相对湿度（RH）感应。当与Silicon Labs广受欢迎的节能型微控制器和无线IC产品相结合时，Si701x/2x系列产品能够为连接到物联网的各种可连接设备进行测量、控制和报告环境状况，提供最佳的解决方案。

随着生活水平的提高，家居智能化的需求逐步显现，例如将温湿度传感器用于家庭的温度、湿度数据采集系统中，就可以方便、及时的获取室内、外的温度、湿度等数据（也可和其他传感器集成扩展数据采集应用范围）。

“配合Silicon Labs最节能的EFM32 MCU及多种传感器组合（包括紫外光、温湿度、手势感应），能够为客户提供智能家居应用的总控制开关Demo，客户也可以根据自己的需求定制不同的功能。” 吕骏奇表示。

有数据统计表明，与欧美相比中国的食品运输缺乏监控措施，采用温湿度传感器对运输中的食品进行监控可以有效帮助降低食品运输中的损失。此外，环境问题逐渐受到政府和普通民众的普遍关注，而工业生产和精密制造也更关心周边环境变化对产品的影响，使得温湿度传感器在工业、医疗、物流、气象等领域得到广泛应用。

挑战传统方案，单芯片解决方案全面胜出

“我们的客户北京海林（国内最大的温控器生产商）就采用了Silicon Labs的温湿度传感器在他们的高端温控器上，天津九安也将我们的温湿度传感器用在婴儿床监护中。这主要是由于Si701x/2x相比普通的分立方案，其精度的一致性更好，产品的性价比更高。” 吕骏奇指出。

Si701x/2x传感器系列产品是传统RH感应方法的最佳替代选择，这些传统方法通常采用分立电阻或电容式RH感应原理以及模拟电路去进行温度补偿和信号调节，往往需要较多物料和PCB面积，客户还必须在PCB装配过程中进行RH/温度校准，这就容易降低了温度的一致性。此外，传统的分立式解决方案也与表面贴装技术（SMT）生产不兼容。

而Silicon Labs获专利的混合信号技术可在单一IC上集成传感元器件、信号调整电路、模数转换器（ADC）、非易失性存储器和I2C接口，并且可完全用标准的CMOS工艺制造。相较于分立方法，单芯片解决方案仅需要微不足道的BOM成本。并且，Si701x/2x系列产品还与SMT生产兼容。

单芯片IC设计提供了更高的易用性，同时降低了制造成本和复杂度。“Si701x/2x系列产品还是工厂完全校准的，其在精度方面和校准方面都有非常好的表现，不用我们再去校准，Si701x/2x在0-80% RH内具有±3% RH的最大精确度，而在 -10℃至+85℃内具有±0.4℃的最大温度精确度。”吕骏奇特别指出。

Si701x/2x关键特性：高精度、低功耗、带保护膜

由于Silicon Labs的RH感应精度在业内名列前茅，Si701x/2x系列产品非常适合于大多数对RH和温度感应有非常严格精度需求的应用。相对于竞争对手的同类RH/温度传感器，如下图2所示，Si701x/2x传感器在更宽湿度范围（0-80% RH）内具有±3% RH的最大精确度。相对于同类产品，该传感器也在更宽温度范围（-10℃至+85℃）内具有±0.4℃的最大温度精确度。

图2 Si701x/2x与竞争产品的RH精度和范围比较

除了在RH精度和范围方面具有极大的竞争优势外，Si701x/2x传感器还在一体化的RH/温度传感器市场具有最低功耗。它支持3.3 V电源电压和8位分辨率，当每秒一次采样率时平均片上功耗为2.2μW，与同类产品功耗相比最大低至6倍。如此高能效使得Si701x/2x系列产品成为功耗敏感型应用的最佳选择，并且有助于延长电池寿命。

图3 Si701x/2x与竞争产品的比较

RH长期偏移也是相对温湿度传感器一个重要指标，Si701x/2x系列产品具有最低的长期RH漂移，每年小于0.25% RH，这确保最佳的长期RH精确度。

Si701x/2x系列产品还是业内唯一支持双温区测量的一体化RH/温度传感器产品，代表了最先进的RH感应发展水平。新型Si7013器件支持具有可编程线性度的第二区温度感应，从而消除了通常系统所需的额外模拟数字转换器（ADC）和补偿软件。这种需要第二区温度感应的应用（例如恒温器）现在能够使用Si7013有效的测量外部热敏电阻的模拟电压。

“另外，特别值得一提的是Si701x/2x有非常独特可选的保护膜，这个保护膜相对竞争对手来说，在生产方面有非常好的表现。贴上保护膜的Si701x/2x可以在通过自动化的生产设备时不用做额外的处理，这样非常有利于我们的生产，而我们竞争对手很多是不能做到这一点的。” 吕骏奇特别指出。

一体化的CMOS设计提供最高的长期可靠性，并且一个可选的过滤器外盖可以防止沾污，提供额外保护。在工厂安装的外盖是一层覆盖在IC顶部的特氟龙涂层，不仅在PCB装配过程中保护传感器，而且也遍及整个产品生命周期，在产品运行过程中屏蔽来自传感器元件之外的灰尘、污垢和清洗药剂。

高性价比传感器搭配节能MCU及无线IC，世强提供免费Demo

新型Si701x/2x系列产品有效结合了超低功耗、易用、小尺寸、精确度、可靠性以及标准加工流程兼容性。

此外，特别值得一提的还有Si701x/2x所具有的超高的性价比优势，相比最早进入这一领域的某瑞士公司的产品，加了保护膜的Si701x/2x在成本上比其不加保护膜的产品还要低10%，这也是目前世强的很多客户采用Si701x/2x加以替换的最主要的原因之一。（Si701x/2x与该公司产品是pin-to-pin兼容的。）

“未来的传感器市场尤其是在消费电子及物联网等领域拥有广阔前景。当然在具体应用中，也面临一些需要解决的问题。物联网方面，客户希望一块纽扣电池可以为传感器供电达6年之久甚至不用更换电池，另外多种传感器的组网和无线传输方式也是一个问题。” 吕骏奇指出。

为了满足物联网对无线感应应用的需求，世强将Si701x/2x传感器以及其他传感器（紫外线指数传感器、手势感应传感器）产品与Silicon Labs的节能型MCU有效结合，为客户提供相应的评估板，并且这些评估板都是免费提供给客户进行评估的。例如下图4所示的智能家居传感模块。

图4 世强提供的智能家居传感模块

本文小结

可穿戴市场即将爆发，本土厂商如何在激烈的市场竞争中实现弯道超车？同时，物联网的快速发展对应用于感应端的无线传感器节点也提出了更高要求。我们需要更高集成度、小尺寸封装和低功耗的传感解决方案，​Silicon Labs的Si701x/2x满足了这些要求，并且，和竞争相对温湿度传感器相比，Si701x/2x还具备超高性价比、高精度（单芯片解决方案还确保了精度的一致性）、带保护膜的特性，这些特性使得其成为消费电子、智能家居、远程监控、汽车电子、工业设备和健保等应用的绝佳传感器选择。