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基于mems技术的空气质量传感器应用于穿戴设备

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更新日期:  2016-3-18 14:29:27
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摘要:可穿戴式设备很注重的一点是体积要小,用户在使用的时候应该是无束缚感的,甚至是可以忘记携带了一款设备的。因此,在可穿戴式设备上的元器件都应该尽可能地小,尽可能地提高集成度,同时降低功耗,这样才是用户真正愿意日常使用的可穿戴式设备。

       近两年来,不论是智能家居还是可穿戴产品,都带来了很多有趣的使用系统,而这其中,“监测”便是其中的重点之一。无线摄像头、恒温器、智能体重秤或是运动手环,都拥有各自监控的领域,让人们的生活变得更轻松。随着物联网技术的发展和市场的成熟,用户对监测类设备的要求越来越高,不仅仅局限在功能,对个人定制需求也更为迫切。

而随着核心传感器的不断发展,更复合、多方面的监测形态,将是新的市场趋势,空气质量监测就是其中一员。通过搭载更先进的传感器,可以监测空气中的粉尘颗粒、二氧化碳、挥发性有机化合物(如丙酮、苯等),使得性能更加强大。随时随地监测周围的空气质量,使得空气监测设备的终极形态将是可穿戴化。同时通过蓝牙,数据能够及时发送到智能手机上,提醒用户注意空气质量,做好相关的规避和处理。

  但是,要做到这些,传感器的选择方面,我们会面临一些困难,包括:

1) 为了满足用户“穿”“戴”的要求,可穿戴设备必须体积足够小,重量足够轻。因此,可穿戴设备内部供安装电池的空间非常小。如果需频繁地对电池进行充电或更换电池,无疑会让用户对设备的价值和功能倍加质疑。那么,整个电路在设备运行时应消耗尽可能少的电量,在非运行状态时开启省电模式,所以传感器需要做到低功耗。

2) 可穿戴设备主要是供人们“穿”“戴”的,也就是说,他们将会随着人的移动而不断转移,包括环境气体成分、温度、湿度、振动等的变化会对设备的功能造成影响,所以就要求前端的传感器元件要有好的适应性和稳定性。

       3) 传感器除了具有好的基本性能外,还得保证其他方面的优势,比如更高的集成度和小型化、更高的灵敏度、更长的寿命等。

未来,运动手环、监测器除了计步、监测心率,还需要配备更多功能,尤其是对环境、空气的监测,体积更小、能够监测更多有害气体的传感器也会更为普及。但常规的半导体传感器虽然体积够小,可对于穿戴设备还是要大很多,功耗也是完全无法保证智能设备的长时间续航使用。

面对这些需求和趋势,日本费加罗(FIGARO)公司研发并推出了一款适用于智能穿戴设备上的空气质量检测传感器TGS8100,可以检测空气中烟气、VOCs等,实时反馈当前所处环境的空气质量,提醒用户关注空气质量。
TGS8100是一款新型MEMS半导体氧化物传感器,基于先进的微机电系统(MEMS)技术和在金属氧化物类气体传感器领域的丰富经验,费加罗已经成功研发了一种新型的功耗极低体积极小的室内空气质量传感器。因具备优秀的耐久性和稳定性,TGS8100已日益成为空气净化器、空调和通风设备启动等家庭和办公环境中应用的理想产品,同时可以完美的适用于智能穿戴设备上。

传感器的典型特征:

表面贴片封装;

功耗低;

对香烟烟气、厨房油烟和气态空气污染物高度敏感;

寿命长;

成本低

其中,传感器的小体积和低功耗(约15mW),

使得空气质量传感器用于智能穿戴设备得以实现。