紅外傳感器讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更智能

　　微型化

　　消費者的需求趨向于對更緊湊且方便的智能設(shè)備的持續(xù)迭代，即更小的尺寸和更低的存在感。因此，隨著智能技術(shù)在家庭和個人設(shè)備中的實用性能越來越高，原始設(shè)備制造商(OEM)正在尋找將更多技術(shù)和功能封裝在更小器件中的方法。這意味著需要既緊湊又足夠?qū)嵱玫母〉膫鞲衅髟驮O(shè)計，以使智能系統(tǒng)本身幾乎無形的存在于我們的身邊。其目標(biāo)是盡可能地節(jié)省空間，將盡可能多的器件集成到其應(yīng)用環(huán)境中。與傳統(tǒng)集成透鏡的晶體管封裝(TO封裝)設(shè)計相比， Excelitas的SMD(表面貼裝器件)紅外熱探測器等新型封裝可顯著地縮小尺寸，從而提高了空間效率。

　　SMD封裝支持機(jī)器組裝型生產(chǎn)，因而，更適于滿足快速增長的消費類細(xì)分市場所需求的高效生產(chǎn)線。

　　SMD封裝傳感器的尺寸更小，因此每平方毫米可以容納更多的微型傳感器，以支持日益緊湊的電子主機(jī)設(shè)備設(shè)計。與更小尺寸相一致的是需要縮小光學(xué)系統(tǒng)，使其盡可能地小。傳統(tǒng)上用于提供遠(yuǎn)程探測應(yīng)用所需性能的Fresnel(菲涅爾)塑料透鏡，相當(dāng)龐大。為了實現(xiàn)微尺寸器件而縮小這些透鏡時，紅外傳感器必須通過更高的靈敏度來進(jìn)行補(bǔ)償。

　　專有傳感器襯底設(shè)計的進(jìn)步和發(fā)展，正在大幅提升傳感器面積，這意味著靈敏度的提高(如更快速地觸發(fā)較弱的事件信號)和有效傳感范圍的擴(kuò)展。如今最新的SMD傳感器設(shè)計完全能夠無需笨重的放大鏡或窗口，在三米范圍內(nèi)有效的進(jìn)行事件檢測，從而在主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中進(jìn)一步提升空間效率。

　　改進(jìn)的信號處理

　　微型化、增強(qiáng)的傳感器靈活性和軟件控制功能，促進(jìn)了智能產(chǎn)品設(shè)計的空間利用和多功能性。先進(jìn)的專用集成電路(ASIC)和改進(jìn)的數(shù)字紅外傳感器技術(shù)的信號處理，現(xiàn)在可使紅外傳感器監(jiān)測和探測多個因素，并區(qū)分動作探測事件與存在監(jiān)測。這可以簡化在主機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中使用各類傳感器點的能力，并將來自不同位置的專用數(shù)據(jù)傳遞到主機(jī)系統(tǒng)的中央控制區(qū)。

　　舉例來說，在智能家居的暖通空調(diào)控制系統(tǒng)(HVAC control system)中，傳感器網(wǎng)絡(luò)可以通過探測人類的進(jìn)入使系統(tǒng)從“待機(jī)”模式中激活，在特定激活區(qū)域監(jiān)控人類是否存在，當(dāng)人們進(jìn)入智能家庭的其他區(qū)域時探測到運動、并最終監(jiān)控/報告整個家庭的環(huán)境溫度，且將如日照移動、夜幕降臨或者天氣波動等變量的影響都計算在內(nèi)。正是此類網(wǎng)絡(luò)的集成將持續(xù)推動數(shù)字傳感器的發(fā)展，并擴(kuò)展紅外傳感技術(shù)在消費領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　延長的電源效率

　　優(yōu)化傳感器的能源需求，不僅延長了遠(yuǎn)程及移動智能設(shè)備的使用壽命，而且，它還將通過顯著降低電力需求來減小設(shè)備的尺寸。鋰電池極大地提高了設(shè)備的可移動性，起先是智能手機(jī)使用小型高效的可充電電池，目前市面上還有電動汽車和電動自行車等其他產(chǎn)品在使用。在家用設(shè)備中，鋰電池驅(qū)動的智能產(chǎn)品和系統(tǒng)正在減少對硬連線設(shè)施的需求。電燈開關(guān)、電話、門鈴和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)攝像頭只是其中的幾個例子。

　　Excelitas的低功耗DigiPyro 1500系列傳感器經(jīng)過改進(jìn)可利用1.8伏電源運行，以延長其現(xiàn)場使用壽命，并降低了智能家居和便攜式電子設(shè)備的電力需求，提高了空間經(jīng)濟(jì)性(圖片來源：Excelitas Technologies)

　　對于這些設(shè)備，充電前的可運行時間成為一項重要指標(biāo)。例如，IP攝像頭可安裝在不影響用戶日常充電的位置上進(jìn)行充電。這使得鋰電池能夠提供數(shù)月或數(shù)年的電池運行時間。為了使電池驅(qū)動型設(shè)備充分利用低電壓優(yōu)勢，許多微處理器現(xiàn)已支持1.8伏運行。低電流消耗可使整體電力預(yù)算減少，因此可實現(xiàn)長期運行。這就要求開發(fā)“支持1.8伏運行且需要更少電流的”新型傳感器，最近才在該技術(shù)上取得突破進(jìn)展。

　　更高的靈敏度

　　電源效率和性能的一個重要方面就是無源傳感器在“睡眠”模式下的運行能力，不僅需要在待機(jī)狀態(tài)下能耗盡可能低，而且要求具有快如閃電的喚醒功能來激活主機(jī)智能設(shè)備。

　　例如，對于安全或家庭監(jiān)控攝像頭來說，這可以使應(yīng)用效果大不相同——如攝像頭可被設(shè)置從待機(jī)模式“喚醒”，并快速自動對焦，從而在視野范圍內(nèi)捕捉到有意義的動作圖像。由于設(shè)備只有在探測到人的存在時才使用全功率，因此這樣既可延長設(shè)備的使用壽命，也可減少設(shè)備所需能耗。

　　即使當(dāng)設(shè)備處于睡眠模式時，為達(dá)到必要的喚醒和快速激活，也需要精確的靈敏度。通常情況下，這些應(yīng)用使用的使熱釋電探測器和傳感器。它們可為遠(yuǎn)程運動探測提供高靈敏度和高頻率響應(yīng)。將運動信號直接傳送給微處理器，實現(xiàn)最好的響應(yīng)和靈敏度，然后可以用基于環(huán)境條件和設(shè)置的軟件程序來處理。

　　智能產(chǎn)品領(lǐng)域節(jié)湊快且多變。OEM在短時間內(nèi)開發(fā)和推出產(chǎn)品的能力，對產(chǎn)品的成敗有很大影響。

　　OEM設(shè)計工程師需要易于集成的傳感器來實現(xiàn)更短的產(chǎn)品設(shè)計周期。開發(fā)時間可以通過利用帶有現(xiàn)成設(shè)計模塊的電子設(shè)備來進(jìn)行集成，由于當(dāng)今大多數(shù)電子設(shè)備都專注于數(shù)字技術(shù)，因此最好就是數(shù)字技術(shù)。這就意味著各種各樣的傳感器都需要數(shù)字化，并且能與周圍電子設(shè)備進(jìn)行通信。

　　在日常生活中，智能設(shè)備將繼續(xù)不斷增長，并獲得越來越多的角色。電池驅(qū)動的開關(guān)、IP攝像頭和安全燈提升了生活和工作環(huán)境的總體安全性和便利性，同時也提高了能源效率。當(dāng)通過IoT連接時，整個性能將變得更加智能和方便。

　　更重要的是，基于存在和運動的環(huán)境適應(yīng)將成為一種商品。在新應(yīng)用中對更復(fù)雜的交互式需求將推動包括上述傳感器技術(shù)創(chuàng)新在內(nèi)的各類技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。傳感器，尤其是紅外傳感器，無疑將繼續(xù)在IoT和智能產(chǎn)品領(lǐng)域的技術(shù)支持中發(fā)揮關(guān)鍵作用。