高靈敏度傳感器實現(xiàn)動作識別，滿足消費系統(tǒng)電子市場需求

飛思卡爾半導(dǎo)體在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器設(shè)備設(shè)計制造領(lǐng)域具有全球領(lǐng)先的地位，通過推出高靈敏度的XYZ三軸加速計，滿足當(dāng)今智能移動設(shè)備領(lǐng)域日益增長的移動感應(yīng)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(shè)備的種類以及對這些設(shè)備的定制方式來彰顯自己的個性。便攜式設(shè)備的設(shè)計人員也在不斷尋找新途徑，以便在不增加設(shè)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(shè)計人員還結(jié)合旨在保護(hù)易碎的電子組件安全的移動感應(yīng)技術(shù)，試圖生產(chǎn)出更加穩(wěn)定可靠的便攜式設(shè)備。對于那些需要在小型封裝中獲得快速響應(yīng)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(yīng)解決方案。

雖然MEMS傳統(tǒng)上與汽車應(yīng)用相關(guān)，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(qiáng)大功能和性能認(rèn)可，使MEMS傳感器正在廣泛集成到日益多樣化的系列應(yīng)用中。根據(jù)Bourne Re－search的研究成果，預(yù)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(shè)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(yīng)用的降落、傾斜、移動、放置、震動和搖擺來說，選擇不同強(qiáng)度的多軸敏感度功能至關(guān)重要。MMA73xOL模擬輸出傳感器安裝在體積只有3x5xl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(yīng)用。這些體積小小巧、性能穩(wěn)定的慣性傳感器的推出，使設(shè)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(yīng)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(yīng)時的非常細(xì)微的移動做出極其準(zhǔn)確的響應(yīng)。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(hù)磁盤驅(qū)動器。當(dāng)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(jìn)移動感應(yīng)功能可以檢測到設(shè)備的跌落時間，并采取相應(yīng)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(hù)筆記本電腦的防盜應(yīng)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(hù)；

XYZ：一臺設(shè)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；

1ms的快速供電響應(yīng)時間；

0.5ms的支持響應(yīng)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(zhǔn)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(yīng)用。我們?nèi)粘Ｉ钪械淖?、跑、跳、使用手機(jī)、音樂播放器或攝像機(jī)等許多動作，都有其獨特的動作模式。機(jī)器和設(shè)備(如工業(yè)電機(jī)、病人監(jiān)控器和大型設(shè)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(guān)、操縱桿，以及其他需要特定動作的手動控制機(jī)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的動作識測原理

飛思卡爾提供的加速計是電容性傳感器，采用了MEMS(Micro-Electro-Mechanical Sys-tems)技術(shù)。MEMS由微型的電機(jī)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(yīng)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(jìn)而改變它們之間的電容。

動作識別設(shè)計

在設(shè)計識別系統(tǒng)時，有幾個必須考慮的問題：首先，設(shè)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(rèn)為檢測到了特定動作。例如，當(dāng)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(jī)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(shè)備安裝位置和動作類型。安裝加速計的最佳位置應(yīng)當(dāng)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(shè)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(shè)計。如圖2所示。

一些動作檢測只是加速度在－1g到＋lg之間的傾斜測量。然而，有一些小的手部動作，比如鼠標(biāo)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(dāng)人作出任何一個突發(fā)動作時，比如晃動拳頭，會導(dǎo)致加速度迅速變化，可能需要4g甚至更高的加速度。硬件應(yīng)該能夠適應(yīng)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(yīng)用提供新功能，或增強(qiáng)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(shè)計人員而言，他們可以設(shè)計出定制的軟件解決方案，讓用戶靈活地使用動作進(jìn)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(qiáng)、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(jī)械控制方式。