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意法半導體創新紅外線感測器提升大樓自動化人員動作偵測性能
[SmartAuto 陳玨 報導]   2023年10月29日 星期日 瀏覽人次: [2229]

意法半導體(STMicroelectronics;ST)推出新型人體存在和動作偵測晶片,可提升傳統使用被動紅外線(Passive Infrared;PIR)感測技術的監控系統、家庭自動化設備和連網裝置的監測性能。

意法半導體推出具有微加工熱敏電晶體的高整合度、超低功耗紅外線感測器。
意法半導體推出具有微加工熱敏電晶體的高整合度、超低功耗紅外線感測器。

傳統的PIR感測器只有在被偵測物體移動時才能產生可測量的反應訊號。而STHS34PF80感測器內建熱敏電晶體,因此能夠偵測靜止物體。此外,PIR感測器感知移動物體需要Fresnel透鏡,而意法半導體的新探測器則採用更簡單的無透鏡結構。

意法半導體AMS MEMS子產品部總經理Simone Ferri表示:「現今的智慧家庭、智慧建築和物聯網需要精確的人員存在偵測功能,以提升照明、供暖、保全、安全監控等系統的控制能力,打造一個永續發展的未來。ST新型STHS34PF80是一款符合經濟效益的超低功耗感測器,不論被偵測到的人員是否在建築內移動,都能確保建築自動化系統的運作始終如一,不受干擾。此外,這款新產品還創新地將CMOS晶片製程、矽微加工技術和低壓電路設計能力整合在一起。」

STHS34PF80嵌入了人員存在和動作偵測智慧演算法,目標應用包括警報保安系統、家庭自動化、智慧照明、連網裝置、智慧儲物櫃和智慧門禁對講系統。無透鏡四公尺偵測距離和80°視角可覆蓋感測器前方大部分區域。工作電流為10μA,而功耗則低於傳統PIR,以3.2mm x 4.2mm x 1.455mm貼面封裝,尺寸精巧,適用於自動化生產線高速組裝。該感測器的抗直射光線干擾和電磁干擾(EMI)能力強大。

ST所提供的STEVAL-MKI231KA感測器評估板可幫助使用者簡化STHS34PF80的測試開發過程。開發人員只需將此子板插接到X-NUCLEO-IKS01A3或STEVAL-MKI109V3主機板上,就可利用意法半導體的Unico-GUI圖形介面為這款紅外線感測器進行配置,以開始簡化的測量流程。在GitHub上可以取得STHS34PF80的驅動程式。此外,X-CUBE-MEMS1套裝軟體中另有現成的軟體庫,用於補償、偵測人或物體存在。使用者可以先快速執行簡單的應用程式,並使用STHS34PF80取得測試結果,然後開始打造一個新應用程式。

STHS34PF80採用絕緣體上矽(Silicon-on-Insulator;SOI)CMOS技術,在同一晶片上高效整合熱敏MOSFET(TMOS)電晶體以及數位讀出電路。TMOS熱敏元件對於射到電晶體閘極之紅外線輻射的加熱效應很敏銳。SOI架構利用MEMS製程簡化微機械加工過程,對TMOS熱敏電晶體進行熱隔離,確保溫度感測的準確度。

TMOS的電源電壓低於使電晶體完全導通所需的閾值電壓。在這種亞閾狀態下,漏極-源極電流高度依賴溫度,能夠對極低的紅外線輻射做出反應,產生可以準確測量的電壓訊號。這個物理特性使感測器能夠透過紅外線輻射偵測人的存在,與人在移動或是靜止無關。亞閾工作模式的另一個優勢是電晶體的功耗很低,STHS34PF80感測器的電池續航時間更長,需要的充電次數或電池數量更少。此外,晶片上整合的數位介面可以直接與主機連線,無需外加類比前段電路。

STHS34PF80採用10腳位柵格陣列(LGA)封裝,目前已量產。

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