智能家居中的傳感器：科技帶來舒適、健康和便利

Torn Griffiths

新技術產品的早期用戶常常發現，隨著每個新“智能”產品進入家中，他們不得不學習新的控制指令，并找地方收納新的遙控器。“智能”電視、“智能”機頂盒和“智能”多房間音頻中心都具備最新的互聯網連接功能，但它們也使智能家居變得更為復雜。

用戶需要真正“智能”和安全的技術：智能產品能夠自動了解用戶的喜好，并在幾乎不需要用戶操作的情況下控制家居設備。如果智能家居系統配備了傳感器并連接到云應用中，將為包括照明、采暖通風、門窗和家用電器等設備提供更好的本地控制環境和系統功能，以個性化、自動化的方式滿足每位用戶的需求和喜好。目前，人們最熟悉的具備學習技術的家居設備是Nest learning Thermostat設備，其根據用戶的喜好學習和調整的方式為“智能”產品樹立了典范。

對于智能家居技術而言，這一愿景比一大堆遙控器更具吸引力。隨著傳感器芯片（半導體）技術的不斷發展，智能家居的各類操作都實現了自動化智能控制，而無需新增控制盒、控制器或電器。作為消費產品傳感器芯片制造商，艾邁斯半導體對智能家居技術的未來以及傳感器在未來智能家居中的部署方式有著獨特的認識。

更加舒適和健康

過去50年來，半導體行業在降低成本的同時，以更小的尺寸封裝了更多功能，取得了令人矚目的成就。任何使用過不同時代個人計算機或手機的人都體驗過這一發展過程（參見圖1）。

行業的飛速發展也影響著半導體行業的各個領域，包括智能家居的傳感器芯片。如今的傳感器比以往任何時候都更小、更精確，而且內部集成了更多智能技術。例如，艾邁斯半導體ENS210環境傳感器可以測量溫度和相對濕度，而芯片尺寸只有2mm×2mm。類似地，CCS811是一款3mm×4mm的氣體傳感器，通過測量揮發性有機物的相對濃度來測量空氣質量（參見圖2），而集成了顏色傳感器的完整智能照明管理芯片尺寸僅為4.5mm×4.7mm。

如果將傳感器嵌入家居產品，可以實現更多種類的家居控制，這在過去是不可想象的。目前，許多家用自動供暖/空調控制僅依靠單個位置的溫度傳感器（恒溫器）。但是，影響人們舒適度的因素不僅有溫度，濕度和室內空氣質量（包括空氣的新鮮程度）等，其他因素也有很大影響。人們有不同的需求或喜好，因此單獨調節每個房間的環境因素設置，才能為所有人提供更舒適的居家生活。

小型、低成本傳感器使這一功能成為可能。

Nest Learning恒溫器產品中，隨著時間的推移，控制設置逐漸變得更加自動化和個性化，恒溫器具備名副其實的“學習能力”（參見圖3）。之所以能做到這一點，是因為它通過互聯網連接到云中運行的強大Nest軟件算法。同樣，家中各位置環境傳感器的輸出也可通過寬帶路由器傳輸到云中應用，使各房間的傳感器陣列“學習”每個用戶的喜好。

智能供暖和通風系統可以為兒童臥室提供更涼爽、干燥的空氣，而使同一屋檐下的年邁祖父母享受更溫暖、更濕潤的電視房。用戶攜帶的智能手機加上遍布全家的位置跟蹤信標，可以檢測出誰在哪個空間。也可將最新智能手機使用的人臉識別或語音識別技術，用于自動檢測每個空間內的用戶身份。

與云連接的家居傳感器還能帶來其他益處。例如，Google Assistant和Apple Siri虛擬個人助理憑借強大的云計算實現了智能自然語音功能。現在可以使用虛擬助手對家居設備進行語音控制，如調暗燈光或將溫度提高一度。要實現可靠的用戶語音檢測，復雜的微型音頻傳感技術必不可少，艾邁斯半導體等制造商也參與了技術的開發。

語音技術并不是家居設備使用的唯一便利技術。想象一下，將具有接近傳感功能（在手機靠近用戶臉部時關閉手機顯示屏）的紅外線傳感器，用于燈具的自動開關和調光;或將攝像頭自動對焦功能用于手勢識別，以支持手勢識別軟件。

先進傳感器應置于何處

因此，新型傳感器可以將智能家庭打造為更舒適、更便捷的空間，帶來健康的生活方式。恒溫器體積小巧，幾乎可以安裝在任何現有的家用設備或電器中，是一種理想的選擇。

然而，新一代智能照明更有可能成為新型智能家居的“連接傳感器中樞”。作為傳感器中樞，聯網照明具備三大重要優勢：

連接持續電源，無需擔心電池更換問題

容易準確感知空氣、氣體、溫度和濕度，以及人的存在、手勢和聲音

內置連接和智能技術，便于支持附加傳感功能，而無需為獨立傳感器模塊添加重復的網絡和微處理器電源

因此，未來的智能照明很可能成為環保數字智能家居的新中樞，為不同空間的每位用戶提供自動化舒適體驗和便捷的個性化設置。

中樞功能由智能傳感器實現，比如艾邁斯半導體A S722x智能照明管理系列。例如，AS7221是一種可調白光照明系統片上控制器，支持便捷的網絡接口，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth Mesh等網絡，能處理0～10V調光信號，并支持在相同燈具中安裝上述的艾邁斯半導體ENS210和CCS811等環境傳感器。網絡連接提供了與云的連接，復雜應用可根據多個傳感器輸入進行決策，并將決策傳輸到相應設備，如暖氣/通風和照明設備。對于照明部分，AS7221內置的智能技術將自動執行必要的調整，以滿足云控制的目標。

因此，實現智能家居新型聯網傳感功能的元器件已經出現。用戶、安裝人員和承包商可以期待在不久的將來，照明和其他類型設備制造商將推出集成新型傳感功能的智能產品。

概述

新技術產品的早期用戶常常發現，隨著每個新“智能”產品進入家中，他們不得不學習新的控制指令，并找地方收納新的遙控器。

智能技術不一定出現這一問題。例如，NestLearning Thermostat設備就為智能產品樹立了榜樣，能夠自動了解用戶的喜好，并在幾乎不需要用戶操作的情況下控制家居設備。如果智能家居系統配備了傳感器并連接到云中應用，將為包括照明、采暖通風、門窗和家用電器等設備提供更好的本地控制環境和系統功能，以個性化、自動化的方式滿足每位用戶的需求和喜好。

對于智能家居技術而言，這一愿景比一大堆遙控器更具吸引力。隨著傳感器芯片（半導體）技術的不斷發展，智能家居的各類操作都實現了自動化智能控制，而無需新增控制盒、控制器或電器。作為消費產品傳感器芯片制造商，艾邁斯半導體對智能家居技術的未來有著獨特的認識。本文介紹了艾邁斯半導體如何在未來的智能家居中部署傳感器。

艾邁斯半導體和SmartSens就3DfONIR傳感器開展合作

艾邁斯半導體宣布，與SmartSensTechnology簽署了一份正式合作意向書，雙方將在圖像傳感器領域展開緊密合作。

此次合作將會完善艾邁斯半導體的戰略路徑，進一步擴展和豐富其適用于所有3D技術的產品組合——主動立體視覺、飛行時間和結構光。并同時加快市場交付速度，提供更具競爭力的新產品組合。為了快速滿足移動設備對3D傳感解決方案日益增長的需求，雙方合作首先會將重點放在用于臉部識別的3D近紅外傳感器，以及在NIR范圍內（ZD和3D）需要高量子效率的應用上。

為了加快客戶產品投放市場的速度，兩家公司將合作開發3D ASV參考設計，以支持未來計劃推出的1.3MP堆疊式BSI全局快門圖像傳感器一該傳感器在940nm時QE最高可達40%。對于艾邁斯半導體的3D照明產品系列而言，這個NIR傳感器是一次完美的補充，不僅可以擴展艾邁斯半導體的3D產品組合，還同時優化整體系統性能。該參考設計將以極具競爭力的系統成本，實現高性能的支付用深度圖、臉部識別和AR/VR應用。