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心率監(jiān)測(cè)(HRM)解決方案:光學(xué)心率傳感器/環(huán)境光傳感器/溫濕度傳感器/紫外線指數(shù)傳感器

來(lái)源:Silicon Labs

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發(fā)布時(shí)間:2016-4-4

閱讀量:11

心率監(jiān)測(cè)(HRM)解決方案:光學(xué)心率傳感器/環(huán)境光傳感器/溫濕度傳感器/紫外線指數(shù)傳感器1
 

是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的關(guān)鍵步驟,如果無(wú)法獲取人體、環(huán)境或機(jī)器的相關(guān)信息,就無(wú)法完成人們及萬(wàn)物能夠互相溝通的愿景。因此,今天我們將深入說(shuō)明目前市場(chǎng)上最熱門(mén)的方案及相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì),并特別聚焦于正快速在智能穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域崛起的心率監(jiān)測(cè)(HRM)解決方案。

 

從手機(jī)到物聯(lián)網(wǎng)MEMS動(dòng)作傳感器應(yīng)用漸廣 

近年來(lái),各類(lèi)微機(jī)電(MEMS)動(dòng)作傳感器逐漸成為智能手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配備,特別是三軸加速度傳感器、三軸磁力計(jì)和陀螺儀等,幾乎是手機(jī)開(kāi)發(fā)商必備的傳感器解決方案。其中,加速度傳感器由于成本低,體積小,又能夠提供計(jì)步功能,搭配用于廣受移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)歡迎的運(yùn)動(dòng)健身相關(guān)應(yīng)用程序中,至于磁力計(jì)則可測(cè)量磁場(chǎng),進(jìn)一步提供指南針、導(dǎo)航等應(yīng)用功能。目前在移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)中MEMS動(dòng)作傳感器已占得重要地位,甚至像穿戴設(shè)備這類(lèi)新興的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品也都開(kāi)始大量采用。

 

為了協(xié)助開(kāi)發(fā)人員克服在穿戴設(shè)備中導(dǎo)入傳感器的挑戰(zhàn),芯科科技(SILICON LABS)近期發(fā)布全新的Thunderboard Wear開(kāi)發(fā)板,協(xié)助開(kāi)發(fā)人員掌握下世代可穿戴和物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的各區(qū)塊設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

 

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圖說(shuō):Thunderboard Wear開(kāi)發(fā)板將是打造下世代智能手表的最佳途徑

 

Thunderboard Wear建構(gòu)在ARM mbed平臺(tái)的基礎(chǔ)上,內(nèi)建Silicon Labs的EFM32 Giant Gecko微控制器、Bluetooth Smart連接,以及環(huán)境光加手勢(shì)控制、動(dòng)態(tài)心率偵測(cè)等,同時(shí)還搭配友商的九軸MEMS動(dòng)作傳感器,構(gòu)成一個(gè)集大成的整合設(shè)計(jì)。不僅如此,Silicon Labs還提供板上USB編程及除錯(cuò)器,并可透過(guò)免費(fèi)使用的Simplicity Studio軟體工具進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳感器、計(jì)算元件功耗分析,對(duì)于開(kāi)發(fā)先進(jìn)的軟硬件需求可說(shuō)是一應(yīng)俱全,讓客戶享受一站式購(gòu)足,輕松快速設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)商品的體驗(yàn)。

 

全面進(jìn)駐穿戴設(shè)備心率監(jiān)測(cè)即將掀起知感大潮

目前一些較新的利用來(lái)追蹤生命指標(biāo)。穿戴裝置結(jié)合生物信號(hào)監(jiān)測(cè)應(yīng)用的發(fā)展分三大階段,目前大多產(chǎn)品仍停留在第一階段的「運(yùn)動(dòng)健身」范疇,僅透過(guò)MEMS動(dòng)作傳感器提供計(jì)步等簡(jiǎn)易功能,至于第二和第三階段的「健康保健」、「醫(yī)療照護(hù)」應(yīng)用須透過(guò)光學(xué)傳感器并搭配相關(guān)算法才能實(shí)現(xiàn)。

 

因應(yīng)下一波傳感器技術(shù)潮流,Silicon Labs持續(xù)擴(kuò)展高性能、低功耗的光學(xué)傳感器陣容,包括心率/脈搏血氧飽和度,以及2D 或 3D 手勢(shì)的移動(dòng)偵測(cè)等。針對(duì)可穿戴設(shè)備,Silicon Labs開(kāi)發(fā)的生物傳感器Si1132/4X系列,主要用于測(cè)量人們的心跳、血壓,追蹤陽(yáng)光紫外線強(qiáng)度等,并且這些傳感器致力于小尺寸以應(yīng)對(duì)可穿戴領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。

 

目前最新型的Si1144光學(xué)心率傳感器解決方案,是一款改變游戲規(guī)則的產(chǎn)品,可以力助設(shè)計(jì)人員有效降低腕上心率監(jiān)測(cè)應(yīng)用的成本和復(fù)雜度,讓他們的設(shè)計(jì)從此通暢無(wú)阻。

 

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該HRM解決方案包括一個(gè)低功耗光學(xué)傳感器模塊和一個(gè)運(yùn)行Silicon Labs先進(jìn)HRM算法的節(jié)能型EFM32 Gecko微控制器。占板面積很小的Si1144傳感器模塊集成了光學(xué)傳感器、綠光發(fā)光二極管(LED)、LED驅(qū)動(dòng)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、控制邏輯和I2C數(shù)字接口,能夠精確感測(cè)腕上微弱血流信號(hào),媲美胸帶式HRM設(shè)計(jì)的卓越性能。

 

萬(wàn)物互聯(lián)需求帶動(dòng)環(huán)境傳感器應(yīng)用蓄勢(shì)待發(fā)

環(huán)境傳感器正日益受到行業(yè)關(guān)注,極有潛力運(yùn)用在、工業(yè)和車(chē)用聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上。在眾多環(huán)境傳感器方案中,大氣壓力、溫/濕度和紫外線指數(shù)(UV)傳感器需求可望率先爆發(fā)。以壓力計(jì)為例,其可精準(zhǔn)測(cè)量氣壓變化,進(jìn)而達(dá)成各種壓力檢測(cè)、高度追蹤和輔助定位等應(yīng)用功能,近來(lái)正快速在智能手機(jī)、運(yùn)動(dòng)/競(jìng)賽專(zhuān)用穿戴設(shè)備、智能家庭能源管理裝置,以及工業(yè)監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)中崛起。

 

溫/濕度和紫外線指數(shù)傳感器則是通過(guò)擷取環(huán)境溫/濕度和UV指數(shù)等信息,讓物聯(lián)網(wǎng)裝置能因應(yīng)環(huán)境的變化,主動(dòng)向用戶發(fā)出提醒。至于下一階段的發(fā)展,一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和酒精等氣體(或稱(chēng)化學(xué))傳感器也將會(huì)冒出頭來(lái)。

 

SiliconLabs不僅具備溫/濕度傳感器產(chǎn)品線,近來(lái)也不斷推出新款紫外線指數(shù)傳感器、,能夠感應(yīng)出UV指數(shù)和環(huán)境光等模擬數(shù)據(jù),進(jìn)一步作為系統(tǒng)計(jì)算和應(yīng)用程序運(yùn)行的參考依據(jù)。

 

心率監(jiān)測(cè)(HRM)解決方案:光學(xué)心率傳感器/環(huán)境光傳感器/溫濕度傳感器/紫外線指數(shù)傳感器4
 

 

例如,Silicon Labs新型Si1133光學(xué)傳感器為在廣泛的運(yùn)動(dòng)裝備和戶外活動(dòng)產(chǎn)品上添加高精度UV指數(shù)測(cè)量功能提供了高性價(jià)比解決方案。Si1153環(huán)境光傳感器則特別針對(duì)強(qiáng)日光條件和更大范圍操作進(jìn)行了優(yōu)化,這使得它非常適用于室外環(huán)境中的手勢(shì)控制和接近檢測(cè)等應(yīng)用。

 

2016年傳感器技術(shù)發(fā)展從“心”出發(fā)

物聯(lián)網(wǎng)的到來(lái),加上穿戴設(shè)備的興盛,讓傳感器技術(shù)面向一個(gè)極大的變革,而其中的技術(shù)主角就是被稱(chēng)為心率監(jiān)測(cè)的HRM。我們知道,典型的可穿戴設(shè)備通過(guò)一個(gè)外部設(shè)備整合用戶數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)分析并顯示用戶信息。可穿戴設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)傳感器、存儲(chǔ)器件、連接器件(射頻控制器)、顯示屏及電池。

 

現(xiàn)在市場(chǎng)上最火紅的可穿戴電子設(shè)備當(dāng)屬智能手表、健身手環(huán)及活動(dòng)檢測(cè)器,這些設(shè)備通過(guò)一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)傳感器測(cè)量和捕獲用戶信息,且近期大量采用HRM解決方案,幫助用戶提升運(yùn)動(dòng)和健康管理效益。因此促使整個(gè)傳感器行業(yè)迅猛增長(zhǎng),這種趨勢(shì)在中國(guó)尤為明顯,作為未來(lái)可穿戴設(shè)備重要組成部分的HRM傳感器模塊和演算法變得愈來(lái)愈炙手可熱。

 

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