物联网穿上了基于传感器的可穿戴设备
    

可穿戴设备将在物联网领域占据相当大的份额。 基于传感器并以无线方式连接的可穿戴设备,正从科幻剧《星际迷航》中的幻想产品变身为市场上实实在在的智能手表、健身腕带和联网式眼镜(如,谷歌眼镜)。 怎样才能迅速地被广为接受? 可穿戴设备需要相当长的电池使用寿命、足够的隐私保护能力和足够低的成本。

让可穿戴技术由一时的热门货 变为时尚流行品,钱不是问题。 根据 idtechex 提供的数据,microsoft、google、cisco、apple 和 oracle 公司共掌控着 2450 亿美元现金,这些公司都对可穿戴技术、物联网 (iot) 和人联网 (iop) 表现出浓厚的兴趣。 成立投资基金的公告经常占据着各大媒体头条,包括 salesforce ventures 针对新型移动应用和联网产品的 1 亿美元专项投资。

intel 与 fossil 最近关于可穿戴技术开发的共同声明,也是这一潮流到来的明证。 在 intel 最近举办的 intel 开发者论坛期间,该公司首席执行官 brian krzanich 指出,通过推出其它的物联网平台和系统,intel 将继续沿着可穿戴这条道路走下去。 例如,该公司的 edison 平台是一台微型计算机,采用了一块具有wi-fi和蓝牙功能的 22 nm 芯片,并可设计到针对下一代可穿戴设备的零件中。 各种计划包括更高的可用性和更强的时尚性,而后者是获得大众认可的关键。

尽管可穿戴概念已不是新生事物,但迄今为止,其功能化应用仍更多地停留在工业领域,并且只有少数人使用象 microoptical 之类工具显示保养说明、指示零件故障。 谷歌眼镜已用于固定资产维护以及健身、医疗领域。

所有这些应用均依赖最基础的传感器,在新产品上实现激动人心的功能。 例如,象texas instruments2.4 ghz 蓝牙低功耗片上系统sensortag 开发套件中使用的传感器、stmicroelectronics的 l3gd20mems运动传感器和该公司的 bluenrg 之类传感器,便是目前已在使用的传感器产品类型的实例,同样实例还有honeywell的磁阻传感器 ic。 让我们探讨一下其中的原因。

蓝牙技术能效高、功耗低、安全性强且易于实施。 换言之,蓝牙技术对于可穿戴通讯来说是一种很自然的选择。 texas instruments 的cc2541sensortag 开发套件设计用于简化低功耗蓝牙传感器应用的开发。 应用开发商利用蓝牙技术能够快速、轻松地为低功耗蓝牙配件编写智能手机应用,而无需开发其它嵌入式硬件或软件。 sensortag 套件包括(图 1)包括:

1 个带有外壳的 cc2541 sensortag

1 块 cr2032 电池

1 颗螺钉(用于固定外壳)

快速入门指南

该套件的射频电路板已通过 fcc 和 ic 认证和测试,满足 etsi/r&tte 从 0°c 至 +35°c 的超温要求并且集成了一个 pcb天线。

图 1:texas instruments 的 sensortag 开发套件采用六个传感器,能让开发人员轻松、简单地完成设计。

sensortag 套件包括以下传感器:

texas instruments 的 ir温度传感器(tmp006)

sensirion 的湿度传感器

epcos 的压力传感器

kionix 的加速计

invensense 的陀螺仪

freescale的磁力仪 (mag3110)

ti的 sensortag cc2541(图 2)的基础器件是六个传感器,这些传感器均是高能效、低成本、小型表面贴装器件。 这些传感器采用 i²c 接口,并通过独立的使能信号与相同的接口总线连接。 为保持低电流消耗,所有传感器的默认状态为“禁用”,且在相邻两次测量期间处于休眠模式。

图 2:ti sensortag 的功能框图。

cc2541 特别适合要求超低功耗的系统。 该器件的工作模式转换时间较短,能够进一步降低功耗。 具体应用包括 2.4 ghz 专有和低功耗蓝牙系统、人机接口设备、消费类电子产品和移动电话应用。

使用可穿戴设备时,重点是需要知道您在哪里以及将去向哪里,并且提供这些信息的传感器必须体积小、性能高、可靠。 采用stmicroelectronicslsm303c电子罗盘的一个例子如图 3 所示。 该器件被宣称是全球体积最小的电子陀螺仪,它在单封装中集成了一个 3 轴加速计和一个 3 轴磁力仪。

图 3:针对可穿戴设备的 stmicroelectronics lsm303c 电子罗盘框图。

该芯片尺寸仅 2 mm x 2 mm 且比同类器件缩小近 20%,可用于实现先进的导航和运动敏感性功能。

该器件的特性包括:

-倾斜补偿罗盘

-地图旋转

- 位置检测

-运动激活功能

-自由落体检测

-单击/双击识别

- 步程计

- 智能化节电功能

在运动监视腕带或智能手表中节省空间极为关键,st 的 lsm303c 电子罗盘相比同类竞争产品可节省近 1 mm² 印刷电路板空间。 设计人员能优化元件布局,将 wi-fi、蓝牙和蜂窝式无线电干扰降至最小。 lsm303c 的小尺寸有助于减小可穿戴设备的体积。

自 然地,这不完全是传感器本身——还有向可穿戴应用提供具有魔术般功能的使能技术,如 stmicroelectronics 的 bluenrg 低功耗蓝牙无线网络处理器。 在诸如手表、健身器材、保健和体育运动,以及消费类医疗和生活辅助之类应用中,bluenrg 可用作主设备或者从设备。

这 种完全型低功耗蓝牙协议栈在嵌入式armcortex-m0 内核上运行,同时非易失性闪存存储器则允许现场升级。 它设计用于在使用标准纽扣电池时满足严格的峰值电流要求,在 1 dbm 输出功率时的最大峰值电流仅 10 ma。 超低功耗休眠模式和非常短的工作模式转换时间,可确保非常小的平均电流消耗,进而达到更长的电池续航时间。 bluenrg 还提供了利用 spi 传输层连接外部微控制器的选用功能。

能够满足超高灵敏度、低电流运行和超小基底面要求的器件,当属honeywell的 nanopower(微功耗)系列。 该系列提供两个磁性灵敏度,以适应各种设计需求,包括用于要求磁灵敏度超高、电流消耗非常低的应用中的sm351lt。 相比之下,sm353lt适用于需要非常高的磁灵敏度和非常低的电流消耗的应用。

这 种充满各类型传感器的物联网与可穿戴应用的融合,在实时事件监视和结果通讯比较重要的应用中将继续扩大。 此外,只要现场人员为解决问题或者评估当前条件而需要访问数据,这种融合也会扩大。 随着这些技术更频繁地被采用,成本将降低,使得甚至是今天难以想象的新应用也会得以更大量地使用。

如需详细了解本文讨论的零件,请使用文中提供的链接访问digi-key 网站上的产品页。

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    收录时间:2015年02月26日 15:30:09 来源:物联网在线 作者:ioter
    上一篇:磁阻传感器hmc102在车辆检测技术的应用  (电脑版  手机版)
     
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