適用于智能手機(jī)和可穿戴式產(chǎn)品的數(shù)字紫外線指數(shù)傳感器介紹

單芯片Si1132/4x光學(xué)傳感器為智能手機(jī)和可穿戴式產(chǎn)品提供紫外線強(qiáng)度、環(huán)境光和生物識(shí)別的檢測(cè)

Silicon Labs（芯科實(shí)驗(yàn)室有限公司）推出業(yè)界首款適用于智能手機(jī)和可穿戴式產(chǎn)品的單芯片數(shù)字紫外線（UV）指數(shù)傳感器IC，設(shè)計(jì)旨在檢測(cè)UV光照強(qiáng)度、心臟/脈搏速率、血氧飽和度，以及提供接近/手勢(shì)控制等。做為Silicon Labs光學(xué)傳感器產(chǎn)品家族的最新成員，Si1132和Si114x傳感器IC非常適用于具有動(dòng)作跟蹤功能的腕帶和臂帶產(chǎn)品、智能手表和智能手機(jī)等應(yīng)用。除了支持UV指數(shù)檢測(cè)之外，這些器件也可為健康和健身方面的應(yīng)用提供環(huán)境光和紅外（IR）接近感測(cè)功能。

在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，對(duì)UV感測(cè)的需求正在上升，因?yàn)?a target="_blank">開發(fā)者打算通過提供保護(hù)人們免于UV傷害的這種新功能，來尋求在可穿戴和手持設(shè)備上的差異化設(shè)計(jì)。UV檢測(cè)對(duì)于那些有曬傷危險(xiǎn)或者對(duì)光照有疑慮的人們是有幫助的，例如：戶外活動(dòng)的終端用戶在他們達(dá)到危險(xiǎn)的暴露級(jí)別之前，帶有UV傳感器的產(chǎn)品可以為其測(cè)量累積的UV強(qiáng)度并且及時(shí)報(bào)警。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）制定的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字化的UV指數(shù)與太陽光的強(qiáng)度成線性關(guān)系，并由國際照明委員會(huì)（CIE）開發(fā)的紅斑作用光譜做為衡量標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)包括我們的皮膚對(duì)不同波長的太陽光（含UVB和UVA）的反應(yīng)。

傳統(tǒng)的UV傳感器由UV敏感的光電二極管、外置的微控制器（MCU）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）以及信號(hào)處理固件組成。Silicon Labs首先將所有這些功能集成到單芯片解決方案中，超小的2mm x 2mm封裝有助于減小最終設(shè)計(jì)的尺寸且降低物料清單（BOM）成本。UV傳感器產(chǎn)品線包括以下的成員：

? Si1132 UV指數(shù)和環(huán)境光傳感器，具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的I2C接口可讀取數(shù)字化的UV指數(shù)數(shù)據(jù)。

? Si1145/46/47 UV和IR接近/環(huán)境光傳感器，根據(jù)型號(hào)提供單、雙、三個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器集成選項(xiàng)，可為手勢(shì)識(shí)別提供15級(jí)可選擇的驅(qū)動(dòng)等級(jí)。

當(dāng)與加速度計(jì)相結(jié)合時(shí)，Si1132和Si114x傳感器能夠在可穿戴應(yīng)用中幫助開發(fā)人員實(shí)現(xiàn)休眠跟蹤。此外，傳感器對(duì)紅外和可見光等級(jí)的檢測(cè)能力也可以增強(qiáng)混合光源環(huán)境下對(duì)LCD背光的控制。其結(jié)果是終端用戶不需要分心去設(shè)置或調(diào)節(jié)，傳感器就能夠有效的調(diào)節(jié)背光，從而緩解了眼疲勞，且降低功耗，使之成為一種低成本而有效的手段。

Si114x傳感器的LED驅(qū)動(dòng)器能夠?yàn)榻】岛徒∩砀櫰魈峁┓瓷涫叫穆屎脱躏柡投葴y(cè)量功能，非接觸式接口支持終端用戶遠(yuǎn)距離控制。Si1146和Si1147傳感器分別提供兩個(gè)和三個(gè)紅外LED驅(qū)動(dòng)器，支持高級(jí)運(yùn)動(dòng)和手勢(shì)感應(yīng)。Si1146可以實(shí)現(xiàn)Z軸和X軸運(yùn)動(dòng)感應(yīng)和非接觸式控制，而Si1147添加了第三軸，可以實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)感應(yīng)。兩個(gè)傳感器提供的反射測(cè)量能夠進(jìn)行后處理，以進(jìn)一步判別手勢(shì)。

Si1132和Si114x傳感器在寬動(dòng)態(tài)范圍的光源（包括太陽光）下提供了優(yōu)秀性能。其牢靠的傳感架構(gòu)也包括一個(gè)感應(yīng)能力高達(dá)128kLux的環(huán)境光傳感器。光電二極管響應(yīng)和相關(guān)的數(shù)字轉(zhuǎn)換電路為人造光閃爍噪聲和自然光干擾噪聲提供了優(yōu)秀的抗干擾能力。

UV指數(shù)傳感器的超低功耗架構(gòu)可幫助用戶采用更小電池實(shí)現(xiàn)更薄的可穿戴式設(shè)計(jì)，在每秒一次的UV測(cè)量速率下平均電流低至1.2μA，有效的延長了電池壽命。在功耗顯著低于同類產(chǎn)品條件下，傳感器也提供了更大的靈敏度和感應(yīng)距離。憑著單一的25.6μs紅外光LED工作時(shí)間，高靈敏度的IR傳感器能夠在移動(dòng)感應(yīng)和手勢(shì)識(shí)別應(yīng)用中明顯延長電池壽命，同時(shí)保持長達(dá)50cm的感應(yīng)距離。此外，LED電流動(dòng)態(tài)調(diào)整也進(jìn)一步降低了系統(tǒng)功耗。

Silicon Labs副總裁兼接入、電源和傳感器產(chǎn)品總經(jīng)理Mark Thompson表示，“可穿戴式設(shè)計(jì)需要更高集成度、小尺寸封裝和低功耗的傳感解決方案，我們也預(yù)見了對(duì)于業(yè)界首款單芯片數(shù)字UV指數(shù)傳感器的需求，該傳感器它還提供了環(huán)境光和IR感應(yīng)功能，非常適用于創(chuàng)新的健康和健身應(yīng)用。Silicon Labs是唯一一家提供UV指數(shù)傳感器的供應(yīng)商，同時(shí)還提供節(jié)能型MCU、無線MCU和收發(fā)器、以及其他各類傳感器，在快速增長的可穿戴市場(chǎng)中，這些產(chǎn)品可以有效的整合進(jìn)系統(tǒng)解決方案。”

Silicon Labs為可穿戴開發(fā)人員提供了完整的硬件和軟件工具，以幫助用戶簡化測(cè)試、功能特性、原型設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)。UVIrSlider2EK UV/IR評(píng)估套件為Silicon Labs的光學(xué)傳感器提供了一個(gè)高級(jí)的開發(fā)平臺(tái)。在超低功耗C8051F800單片機(jī)的控制下，UVIrSlider2EK將Si1146傳感器連接到兩個(gè)紅外光LED，實(shí)現(xiàn)UV指數(shù)測(cè)量、高級(jí)2D/2軸非接觸式手勢(shì)識(shí)別和物體接近檢測(cè)。IrSlider2EK預(yù)先配置了固件，即通過五個(gè)LED燈顯示了用戶目前所處環(huán)境的UV強(qiáng)度指數(shù)。輔助演示軟件提供了一個(gè)可以顯示完整的UV指數(shù)數(shù)據(jù)的GUI界面，也提供了一個(gè)IR滑動(dòng)條演示，并且這個(gè)演示可以通過8個(gè)可見的LED示范左/右/懸停等手勢(shì)識(shí)別功能。此外，Silicon Labs還為環(huán)境光、近距離和手勢(shì)識(shí)別的邏輯算法提供了示例軟件源代碼。