【導(dǎo)讀】在多種傳感器和其他無線技術(shù)的推動(dòng)之下，用于監(jiān)控健康和健身的可穿戴設(shè)備成為了一個(gè)高增長市場。如今，這些高度微型化的設(shè)備可能包括陀螺儀、加速計(jì)、溫度和壓力傳感器、GPS模塊甚至麥克風(fēng)，并且通過藍(lán)牙、WiFi、ANT或結(jié)合多種無線技術(shù)進(jìn)行連接。這些產(chǎn)品能夠追蹤方向并進(jìn)行空間定位，對(duì)于訓(xùn)練中的運(yùn)動(dòng)員和醫(yī)療保健領(lǐng)域的24小時(shí)生命體征監(jiān)控具有重大價(jià)值。它們積累的數(shù)據(jù)通常需要無線傳輸，而傳統(tǒng)天線需占用的較大空間，這一直是一個(gè)設(shè)計(jì)上的挑戰(zhàn)。
訪儒卓力嵌入式及無線產(chǎn)品營銷總監(jiān) Bernd Hantsche
芯片天線的面世徹底改變了小型化的無線設(shè)計(jì)，并大大減少了天線在PCB上和設(shè)備外殼內(nèi)占用的空間。雖然這些芯片天線通常依賴于地平面以實(shí)現(xiàn)有效輻射，但它們不再需要在PCB上隔離以避免干擾，工程師將其稱為“禁止(keep out)”區(qū)域。這允許智能手表包含一個(gè)或兩個(gè)天線，可能長度約為2毫米，而智能手機(jī)則可能有四個(gè)或更多天線。
例如，儒卓力產(chǎn)品組合中的AVX 2.4 GHz陶瓷芯片天線支持Wi-Fi、ANT、ZigBee和藍(lán)牙，匹配代碼1001312，小巧的尺寸為2.0 mm x 1.2mm x 0.55mm。
為了傳輸和接收數(shù)據(jù)，客戶可以從我們來自四十家供應(yīng)商的豐富產(chǎn)品組合中進(jìn)行選擇。來自Nordic Semiconductor的nRF52和nRF91系列是我們的亮點(diǎn)產(chǎn)品，而Redpine提供的RS9116和RS14100系列亦是具有多協(xié)議功能的SoC器件。來自InsightSiP、Telit和Garmin的模塊可以縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，并且可以為中小型規(guī)模的生產(chǎn)節(jié)省成本。
儒卓力嵌入式及無線產(chǎn)品營銷總監(jiān) Bernd Hantsche
隨著市場上可用的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器的數(shù)量迅速增加，可穿戴設(shè)備的功能范圍日益擴(kuò)大。例如，儒卓力產(chǎn)品組合包括Bosch Sensortec BME680，這是第一款可以精確地線性檢測氣體、氣壓、濕度和溫度的集成式MEMS傳感器。BME680具有節(jié)省空間的設(shè)計(jì)和低功耗，尺寸僅為3.0 mm x 3. mm x 0.95 mm，是專為可穿戴設(shè)備和移動(dòng)應(yīng)用而開發(fā)的集成環(huán)境傳感器。
該傳感器可檢測多種不同的氣體，包括含有甲醛的油漆、清漆、脫漆劑、清潔劑、家具、辦公設(shè)備、粘合劑和酒中的揮發(fā)性有機(jī)化合物。
這款傳感器具有±0.12hPa精度和1.5Pa/K TCO性能，帶有極其精確的氣壓計(jì)，還包含用于測量濕度和溫度的高分辨率、低噪聲傳感器。它的可穿戴產(chǎn)品應(yīng)用包括隨身氣象站，可用于評(píng)估極限運(yùn)動(dòng)的天氣狀況，以及用于一般的運(yùn)動(dòng)和健身設(shè)備。
傳感器功能的快速擴(kuò)展，使得新型可穿戴設(shè)備得以面世。
儒卓力提供多種適用于可穿戴應(yīng)用的傳感器產(chǎn)品，包括威世的VCNL4020C高分辨率數(shù)字生物傳感器和環(huán)境光傳感器。該器件是完全集成的，封裝中包含了紅外發(fā)射器，它具有16位分辨率，環(huán)境光光譜靈敏度接近人眼。
VCNL4020C生物傳感器采用緊湊的4.9 mm x 2.4 mm x 0.83 mm矩形無引線(LLP)封裝，可檢測0.25 lx至16.3 klx的環(huán)境光，并通過信號(hào)調(diào)制實(shí)現(xiàn)出色的環(huán)境光抑制，在100Hz和120Hz下具有閃爍噪聲抑制功能，并帶有一個(gè)接近光電二極管以支持接近感應(yīng)功能，具有出色的串?dāng)_抗擾度。
為滿足可穿戴設(shè)備的低功耗要求，VCNL4020C的電源電壓范圍為2.5 V至3.6 V，低待機(jī)電流消耗僅為I.5μA。該生物傳感器符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)且無鹵素，濕度敏感度等級(jí)(MSL)為4，符合J-STD-020標(biāo)準(zhǔn)要求。
VCNL4020C的應(yīng)用包括健康監(jiān)測，特別是心率和脈搏血氧飽和度測量。
儒卓力產(chǎn)品系列還包括來自富士通歐洲的WL-CSP封裝型款MB85RS1MT 1Mbit SPI FRAM器件。這種新型WL-CSP封裝尺寸僅為3.09×2.28×0.33mm，與業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)SOP-8封裝相比，表面安裝面積減少了77%，器件高度減少了80%，允許FRAM器件成為理想用于可穿戴和傳感器應(yīng)用的非易失性存儲(chǔ)器解決方案。
各種可穿戴設(shè)備領(lǐng)域經(jīng)歷了快速的增長，不僅需要超小的器件尺寸，還要極低的功耗以實(shí)現(xiàn)最長的電池壽命，并支持高耐久性寫入循環(huán)以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄。FRAM提供卓越性能以滿足這些嚴(yán)格要求。
一些功能更復(fù)雜的傳感設(shè)備是慣性測量單元(IMU)。儒卓力產(chǎn)品組合包括來自Bosch Sensortec的BMI160，這是采用最先進(jìn)low-g 3D加速計(jì)和3軸陀螺儀的IMU產(chǎn)品，設(shè)計(jì)用于移動(dòng)電話、平板電腦、可穿戴設(shè)備、遙控器、游戲控制器和玩具中的低功耗、高精度6軸和9軸應(yīng)用。可穿戴設(shè)備包括頭戴式顯示器(HMD)，而用于AR/VR應(yīng)用的HMD已成為現(xiàn)在的新興市場趨勢。
對(duì)于沒有創(chuàng)建無線應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的人來說，Nordic Semiconductor的nRF52840-Dongle是很好的入門產(chǎn)品。這款低成本USB存儲(chǔ)棒允許使用ZigBee 3.0、Thread、藍(lán)牙5、ANT、Gazell和藍(lán)牙Mesh堆棧。除此之外，借助于免費(fèi)的可編程器件，客戶可以使用任何其他IEEE802.15.4或FSK/ASK堆棧。這款USB存儲(chǔ)棒帶有15個(gè)GPIO、一個(gè)按鈕和一個(gè)RGB-LED，是完美的低成本(低于10美元)開發(fā)套件。
