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

Silicon Labs（芯科實驗室有限公司）推出業(yè)界首款適用于智能手機和可穿戴式產(chǎn)品的單芯片數(shù)字紫外線（UV）指數(shù)傳感器IC，設(shè)計旨在檢測UV光照強度、心臟/脈搏速率、血氧飽和度，以及提供接近/手勢控制等。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非常適用于具有動作跟蹤功能的腕帶和臂帶產(chǎn)品、智能手表和智能手機等應(yīng)用。除了支持UV指數(shù)檢測之外，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）接近感測功能。

在消費類電子產(chǎn)品中，對UV感測的需求正在上升，因為開發(fā)者打算通過提供保護人們免于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。UV檢測對于那些有曬傷危險或者對光照有疑慮的人們是有幫助的，例如：戶外活動的終端用戶在他們達到危險的暴露級別之前，帶有UV傳感器的產(chǎn)品可以為其測量累積的UV強度并且及時報警。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)與太陽光的強度成線性關(guān)系，并由國際照明委員會（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)型號提供單、雙、三個LED驅(qū)動器集成選項，可為手勢識別提供15級可選擇的驅(qū)動等級。

當(dāng)與加速度計相結(jié)合時，Si1132和Si114x傳感器能夠在可穿戴應(yīng)用中幫助開發(fā)人員實現(xiàn)休眠跟蹤。此外，傳感器對紅外和可見光等級的檢測能力也可以增強混合光源環(huán)境下對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)動器能夠為健康和健身跟蹤器提供反射式心率和血氧飽和度測量功能，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和三個紅外LED驅(qū)動器，支持高級運動和手勢感應(yīng)。Si1146可以實現(xiàn)Z軸和X軸運動感應(yīng)和非接觸式控制，而Si1147添加了第三軸，可以實現(xiàn)三維運動感應(yīng)。兩個傳感器提供的反射測量能夠進行后處理，以進一步判別手勢。

Si1132和Si114x傳感器在寬動態(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)也包括一個感應(yīng)能力高達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現(xiàn)更薄的可穿戴式設(shè)計，在每秒一次的UV測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工作時間，高靈敏度的IR傳感器能夠在移動感應(yīng)和手勢識別應(yīng)用中明顯延長電池壽命，同時保持長達50cm的感應(yīng)距離。此外，LED電流動態(tài)調(diào)整也進一步降低了系統(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中，這些產(chǎn)品可以有效的整合進系統(tǒng)解決方案?！?/p>

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