目前,随着 iPod 、 iPhone 、 Sony PS3 ,以及 Wii 等游戏和娱乐类系列消费类产品的成功和热销,业界普遍预测微机电系统( MEMS , Micro Electro-Mechanical System )类产品将成为半导体行业的下一个高速增长点。 MEMS 带来的的操作、功耗,和尺寸上的革命性变革是其成功进入消费类电子市场的关键。其使更具创新性的电子产品设计成为可能,而且能给用户带来全新的使用体验。
车身安全、控制及导航系统中的应用
加速度传感器在进入消费电子市场之前,实际上已被广泛应用于汽车电子领域,主要集中在车身操控、安全系统和导航,典型的应用如汽车安全气囊( Airbag )、 ABS 防抱死刹车系统、电子稳定程序( ESP )、电控悬挂系统等。
除了车身安全系统这类重要应用以外,目前加速度传感器在导航系统中的也在扮演重要角色。专家预测便携式导航设备( PND )将成为中国市场的热点,其主要利于 GPS 卫星信号实现定位。而当 PND 进入卫星信号接收不良的区域或环境中就会因失去信号而丧失导航功能。基于 MEMS 技术的 3 轴加速度传感器配合陀螺仪或电子罗盘等元件一起可创建方位推算系统( DR, Dead Reckoning ),对 GPS 系统实现互补性应用。
硬盘抗冲击防护
一般便携式产品的跌落高度为 1.2~ 1.3 米 ,其在撞击大理石质地面时会受到约 50KG 的冲击力。虽然良好的缓冲设计可由设备外壳或 PCB 板来分解大部分冲击力,但硬盘等高速旋转的器件却在此类冲击下显得十分脆弱。如果在硬盘中内置三轴加速度传感器,当跌落发生时,系统会检测到加速的突然变化,并执行相应的自我保护操作,如关闭抗震性能差的电子或机械器件,从而避免其受损,或发生硬盘磁头损坏或刮伤盘片等可能造成数据永久丢失的情况。
消费产品中的创新应用
姿态与动作识别
三轴加速度传感器的应用范围很广,除了游戏动作操控外, 还能借助 3 轴加速度传感器,手持设备可实现画面自动转向。iPod Touch 就内建了此功能,设备显示的画面和信息会根据用户的动作而自动旋转。其通过内部传感器对重力向量的方向检测来确定设备处于水平或垂直状态,并自动调整显示状态,给用户带来方便。
传感器对震动的感知性能也可将以前传统的按键动作变化为震动,用户可通过单次或多次震动来进行功能的选择,如曲目的选择、音量控制等。此外,该功能还可扩展至对用户界面元素的操控。如屏幕显示内容的上下左右等方向的浏览可通过倾斜手持设备来完成。
趣味性扩展功能
三轴加速度传感器对用户操控动作的转变还可转化为许多趣味性的扩展功能上,如虚拟乐器、虚拟骰子游戏,以及 “ 闪讯 ” ( Wave Message )等。虚拟乐器内置的加速度传感器可检测用户对手持设备的挥动来控制乐器的节奏和音量等;骰子游戏也采用类似的原理,通过对挥动等动作的感知来控制虚拟骰子的旋转速度,并借助内部数学模型抽象的物理定律决定其停止的时间。
“ 闪讯 ” 是一个更富有想象力的应用,用户可利用此功能在空中进行文字编辑。 “ 闪讯 ” 即让手持设备通过加速度传感器捕捉用户在空中模拟写字的快速动作,主要适合较暗的环境下使用。手持设备上会安装发光的 LED ,由于人眼视网膜的视觉暂留现象,其在空中挥动的动作会在其眼中留下短暂的连续画面,完成写字的所有动作笔顺。
加速度传感器选用要点
加速度传感器针对不同的应用场景,也在特性上体现为不同的规格。用户需根据自身的具体需要选取最适合的产品。如上文提到的 汽车车身冲击传感器或洗衣机等家电的振动传感器等来说,需选用高频( 50~100Hz )的加速度传感器; 对于硬盘的跌落和振动保护,需要中频( 20~50Hz )以上的加速度传感器 ;而 手持设备的姿态识别和动作检测只需低频( 0~20Hz )产品即可。
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