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

傳感器是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應用的關鍵步驟，如果無法獲取人體、環(huán)境或機器的相關信息，就無法完成人們及萬物能夠互相溝通的愿景。因此，今天我們將深入說明目前物聯(lián)網(wǎng)市場上最熱門的傳感器方案及相關產(chǎn)品設計，并特別聚焦于正快速在智能穿戴設備設計領域崛起的心率監(jiān)測（HRM）解決方案。

從手機到物聯(lián)網(wǎng)MEMS動作傳感器應用漸廣

近年來，各類微機電（MEMS）動作傳感器逐漸成為智能手機、平板等移動設備的標準配備，特別是三軸加速度傳感器、三軸磁力計和陀螺儀等，幾乎是手機開發(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，又能夠提供計步功能，搭配用于廣受移動設備市場歡迎的運動健身相關應用程序中，至于磁力計則可測量磁場，進一步提供指南針、導航等應用功能。目前在移動設備設計中MEMS動作傳感器已占得重要地位，甚至像穿戴設備這類新興的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品也都開始大量采用。

為了協(xié)助開發(fā)人員克服在穿戴設備中導入傳感器的挑戰(zhàn)，芯科科技（SILICON LABS）近期發(fā)布全新的Thunderboard Wear開發(fā)板，協(xié)助開發(fā)人員掌握下世代可穿戴和物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點設備的各區(qū)塊設計要點。

心率監(jiān)測（HRM）解決方案：光學心率傳感器/環(huán)境光傳感器/溫濕度傳感器/紫外線指數(shù)傳感器2

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

Thunderboard Wear建構在ARM mbed平臺的基礎上，內建Silicon Labs的EFM32 Giant Gecko微控制器、Bluetooth Smart連接，以及環(huán)境光加手勢控制、動態(tài)心率偵測等光學傳感器，同時還搭配友商的九軸MEMS動作傳感器，構成一個集大成的整合設計。不僅如此，Silicon Labs還提供板上USB編程及除錯器，并可透過免費使用的Simplicity Studio軟體工具進行實時的傳感器、計算元件功耗分析，對于開發(fā)先進可穿戴設備的軟硬件需求可說是一應俱全，讓客戶享受一站式購足，輕松快速設計物聯(lián)網(wǎng)商品的體驗。

全面進駐穿戴設備心率監(jiān)測即將掀起知感大潮

目前一些較新的可穿戴設備利用光學傳感器來追蹤生命指標。穿戴裝置結合生物信號監(jiān)測應用的發(fā)展分三大階段，目前大多產(chǎn)品仍停留在第一階段的「運動健身」范疇，僅透過MEMS動作傳感器提供計步等簡易功能，至于第二和第三階段的「健康保健」、「醫(yī)療照護」應用須透過光學傳感器并搭配相關算法才能實現(xiàn)。

因應下一波傳感器技術潮流，Silicon Labs持續(xù)擴展高性能、低功耗的光學傳感器陣容，包括心率/脈搏血氧飽和度，以及2D 或 3D 手勢的移動偵測等。針對可穿戴設備，Silicon Labs開發(fā)的生物傳感器Si1132/4X系列，主要用于測量人們的心跳、血壓，追蹤陽光紫外線強度等，并且這些傳感器致力于小尺寸以應對可穿戴領域的挑戰(zhàn)。

目前最新型的Si1144光學心率傳感器解決方案，是一款改變游戲規(guī)則的產(chǎn)品，可以力助設計人員有效降低腕上心率監(jiān)測應用的成本和復雜度，讓他們的設計從此通暢無阻。

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該HRM解決方案包括一個低功耗光學傳感器模塊和一個運行Silicon Labs先進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傳感器、綠光發(fā)光二極管（LED）、LED驅動器、模數(shù)轉換器（ADC）、控制邏輯和I2C數(shù)字接口，能夠精確感測腕上微弱血流信號，媲美胸帶式HRM設計的卓越性能。

萬物互聯(lián)需求帶動環(huán)境傳感器應用蓄勢待發(fā)

環(huán)境傳感器正日益受到行業(yè)關注，極有潛力運用在智能家居、工業(yè)和車用聯(lián)網(wǎng)設備上。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)。以壓力計為例，其可精準測量氣壓變化,進而達成各種壓力檢測、高度追蹤和輔助定位等應用功能，近來正快速在智能手機、運動/競賽專用穿戴設備、智能家庭能源管理裝置，以及工業(yè)監(jiān)控設備設計中崛起。

溫/濕度和紫外線指數(shù)傳感器則是通過擷取環(huán)境溫/濕度和UV指數(shù)等信息，讓物聯(lián)網(wǎng)裝置能因應環(huán)境的變化，主動向用戶發(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（或稱化學）傳感器也將會冒出頭來。

SiliconLabs不僅具備溫/濕度傳感器產(chǎn)品線，近來也不斷推出新款紫外線指數(shù)傳感器、環(huán)境光傳感器，能夠感應出UV指數(shù)和環(huán)境光等模擬數(shù)據(jù)，進一步作為系統(tǒng)計算和應用程序運行的參考依據(jù)。

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例如，Silicon Labs新型Si1133光學傳感器為在廣泛的運動裝備和戶外活動產(chǎn)品上添加高精度UV指數(shù)測量功能提供了高性價比解決方案。Si1153環(huán)境光傳感器則特別針對強日光條件和更大范圍操作進行了優(yōu)化，這使得它非常適用于室外環(huán)境中的手勢控制和接近檢測等應用。

2016年傳感器技術發(fā)展從“心”出發(fā)

物聯(lián)網(wǎng)的到來，加上穿戴設備的興盛，讓傳感器技術面向一個極大的變革，而其中的技術主角就是被稱為心率監(jiān)測的HRM。我們知道，典型的可穿戴設備通過一個外部設備整合用戶數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)分析并顯示用戶信息?？纱┐髟O備的結構包括一個或多個傳感器、存儲器件、連接器件（射頻控制器）、顯示屏及電池。

現(xiàn)在市場上最火紅的可穿戴電子設備當屬智能手表、健身手環(huán)及活動檢測器，這些設備通過一個或者多個光學傳感器測量和捕獲用戶信息，且近期大量采用HRM解決方案，幫助用戶提升運動和健康管理效益。因此促使整個傳感器行業(yè)迅猛增長，這種趨勢在中國尤為明顯，作為未來可穿戴設備重要組成部分的HRM傳感器模塊和演算法變得愈來愈炙手可熱。

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