高靈敏度傳感器實現(xiàn)動作識別，滿足消費電子市場需求

飛思卡爾半導體在微機電系統(tǒng)(MEMS)傳感器設備設計制造領域具有全球領先的地位，通過推出高靈敏度的XYZ三軸加速計，滿足當今智能移動設備領域日益增長的移動感應需求。從MP3播放器到PDA，再到超小的筆記本電腦，如今的消費者正在越來越多地通過其使用的便攜式電子設備的種類以及對這些設備的定制方式來彰顯自己的個性。便攜式設備的設計人員也在不斷尋找新途徑，以便在不增加設備尺寸的情況下，讓產(chǎn)品具有更大的顯示屏和更多的新功能。設計人員還結(jié)合旨在保護易碎的電子組件安全的移動感應技術(shù)，試圖生產(chǎn)出更加穩(wěn)定可靠的便攜式設備。對于那些需要在小型封裝中獲得快速響應速度、低電流消耗、低電壓的運行和休眠模式的用戶來說，飛思卡爾的MMA7360L、 MMA7340L和 MMA7330L三軸加速計是理想的移動感應解決方案。

雖然MEMS傳統(tǒng)上與汽車應用相關，但是隨著微型傳感器變得敏感度越來越高并且價格便宜，該系統(tǒng)也開始在消費市場中占據(jù)一席之地。人們對移動便攜產(chǎn)品的需要，以及越來越多的制造商對MEMS傳感器提供強大功能和性能認可，使MEMS傳感器正在廣泛集成到日益多樣化的系列應用中。根據(jù)Bourne Research的研究成果，預計消費電子市場對MEMS傳感器的使用將從2005年的3.55億美元增長到2010年的8億美元。

飛思卡爾的MEMS傳感器設備旨在實現(xiàn)1.5g/6g (對于MMA7360L)、3g/12g(對于MMA7340L)和4g/16g(對于MMA7330L)的可選敏感度。對檢測多個便攜式應用的降落、傾斜、移動、放置、震動和搖擺來說，選擇不同強度的多軸敏感度功能至關重要。MMA73x0L模擬輸出傳感器安裝在體積只有3x5x1毫米的基板柵格陣列(LGA)封裝內(nèi)，比方形扁平無引腳(QFN)封裝的體積小71%，非常適合占地空間小的便攜式應用。這些體積小小巧、性能穩(wěn)定的慣性傳感器的推出，使設計人員在開發(fā)更為智能的移動識別功能時擁有更大靈活性，并且滿足了下一代消費類電子產(chǎn)品的功能和更小體積組件要求。

低重力三軸加速計應用

對移動和傾斜的微小變化的敏感性使MMA73x0L傳感器非常適合用作移動和3D游戲產(chǎn)品的用戶界面。多軸敏感性的提高及全運動范圍特性使移動和游戲用戶能對滾動、飛行、駕駛及執(zhí)行其它快速響應時的非常細微的移動做出極其準確的響應。利用飛思卡爾MMA73x0L傳感器之類的支持技術(shù)，智能便攜式電子產(chǎn)品用戶能在其筆記本電腦、PDA和MP3播放器不慎掉到地上時，更好地保護磁盤驅(qū)動器。當所有三個軸都處于零重力狀態(tài)時，零重力檢測功能就提供一個邏輯中斷信號。三軸加速計的先進移動感應功能可以檢測到設備的跌落時間，并采取相應措施，防止敏感電子組件遭到損壞。
MMA73x0L傳感器還能提供旨在保護筆記本電腦的防盜應用支持技術(shù)，筆記本電腦安全系統(tǒng)內(nèi)的加速計可用于檢測異常移動，并發(fā)出警報聲。
　　　
MMA7360L、MMA7340L 和 MMA7330L 的功能

* 小尺寸基板柵格陣列(LGA)，3x5x1毫米封裝；
* 零重力檢測實現(xiàn)自由下落保護；
* XYZ：一臺設備具有三軸敏感性；
* 客戶可以選擇的重力范圍：MMA7360L—1.5g/6g，MMA7340L—3g/12g，MMA7330L—4g/16g；
* 400 微安的低電流消耗；
* 3 微安的休眠模式，延長了電池使用壽命；
* 2.2V~3.6V的低運行電壓；
* 自我檢測功能；
* 1 ms的快速供電響應時間；
* 0.5 ms的支持響應時間；
* 高敏感度和低噪音實現(xiàn)了更高的清晰度和更大的準確率。

MEMS加速計實現(xiàn)動作識別功能

加速計的動作識別功能被廣泛應用。我們?nèi)粘Ｉ钪械淖?、跑、跳、使用手機、音樂播放器或攝像機等許多動作，都有其獨特的動作模式。機器和設備(如工業(yè)電機、病人監(jiān)控器和大型設備)自身內(nèi)部也有獨特的動作模式。使用加速計，我們可以檢測這些獨特的動作信號，而不再限于使用杠桿、按鈕、開關、操縱桿，以及其他需要特定動作的手動控制機制。加速計可以作為新的用戶接口，為我們提供自由的動作。

MEMS的動作識別原理

飛思卡爾提供的加速計是電容性傳感器，采用了MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)技術(shù)。MEMS由微型的電機結(jié)構(gòu)組成，采用“微加工”工藝制造，例如體微加工，有選擇地蝕刻硅晶圓的幾個部分。另外也可能采用表面微加工，在硅晶圓表面建立薄膜結(jié)構(gòu)。飛思卡爾在加速計產(chǎn)品中采用了這兩類結(jié)構(gòu)。Z軸技術(shù)可以視為一個活動的電容，沿著它接收加速度的方向移動。X軸向技術(shù)包括一個可移動物體和雙重固定橫梁。每對感應單元橫梁包括兩個背對背的電容器。由于有了加速度，中間物體就會移動，改變橫梁之間的距離，進而改變它們之間的電容。

圖1 加速計能夠內(nèi)置到手機中，實現(xiàn)動作識別

動作識別設計

在設計識別系統(tǒng)時，有幾個必須考慮的問題：首先，設計必須降低將無意動作誤解為有意動作的可能性。如果確定X、Y、Z軸向的測量信號在某段時間內(nèi)位于一定數(shù)值范圍內(nèi)，就可以認為檢測到了特定動作。例如，當每個軸有10個連續(xù)的測量值位于特定的數(shù)值范圍內(nèi)時，動作識別系統(tǒng)檢測到的動作就被視為有意動作。這樣就可以檢測到控制機制的快速動作，同時減少發(fā)生檢測錯誤的可能性。其次，檢測到的動作信號取決于設備安裝位置和動作類型。安裝加速計的最佳位置應當是既能檢測到所需動作，而錯誤動作或變化又比較少的位置。第三，必須了解將要檢測的每個動作的加速度范圍。飛思卡爾的新型低重力加速度加速計，提供重力加速度選擇，幫助設計人員更加簡單地選擇加速度范圍。重力加速度選擇是一種傳感靈敏度選擇，兩個邏輯輸入可由微控制器驅(qū)動，以動態(tài)地改變傳感靈敏度和重力加速度范圍。重力加速度選擇提供了不同動作所需的靈敏度范圍，從而簡化動作識別系統(tǒng)的設計。如圖2所示。

圖2  重力加速度選擇，使一種設備能為很多不同動作提供4種不同傳感靈敏度，從而簡化設計

一些動作檢測只是加速度在-1g到 +1g之間的傾斜測量。然而，有一些小的手部動作，比如鼠標移動，至少需要2g的加速度。而更大的動作，例如一個人在講話時揮動手臂，可能需要3g或更高的加速度，當人作出任何一個突發(fā)動作時，比如晃動拳頭，會導致加速度迅速變化，可能需要4g甚至更高的加速度。硬件應該能夠適應所有這些動作的需求，能夠識別多種動作的差別。憑借重力加速度選擇功能，加速計可以實現(xiàn)這一點。

加速計實現(xiàn)了動作識別功能。這將為現(xiàn)有應用提供新功能，或增強它們的現(xiàn)有功能。加速計具備了測量傾斜、動作、位置 、搖晃、震動和自由下落的功能，可以識別各種動作。對于設計人員而言，他們可以設計出定制的軟件解決方案，讓用戶靈活地使用動作進行控制，而無需重新配置硬件功能。對于用戶來說，動作識別功能將提供更加易用、互動功能更強、可靠性更高的消費產(chǎn)品。通過使用加速計，讓動作成為一個新的用戶接口，我們就不再局限于使用機械控制方式。