爲手機量身打造的氣體傳感器面世 中國市場需求更強勁

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　日益惡化的空氣質量是許多國家所頭痛的問題，推動了可監測空氣質量的氣體傳感器在2015年的起飛。包括中國在內的亞洲國家許多大城市對于空氣質量不佳所面臨的問題尤爲突出，因此中國業者對空氣質量傳感器展現的興趣最高，其市場應用可能比西方國家還要早先一步。Bosch表示將會是領先市場推出此類組合傳感器，三星也正在與德國廠商AppliedSensor合作開發氣體傳感器，中興(ZTE)在産品中采用RF MEMS天線調諧器(Cavendish Kinetics提供)也是一個佐證。來自英國的業者Cambridge CMOS Sensors更是攜帶了全球第一款爲智能手機量身打造的氣體傳感器 CCS811直抵中國，展現了其對中國市場的無限憧憬。

氣體傳感器

　　據調查，室內揮發性有機化合物(VOCs)可10倍于室外水平，全數字的CCS811傳感器能被配置爲可感測VOC，例如廉價的加熱器産生之一氧化碳，廉價家具産生的甲醛，甚至還能作爲警察取締酒駕的呼吸測試器。CCS産品營銷總監Paul Wilson在接受《華強電子》記者采訪時表示。它能告訴妳何時該打開窗戶通風;研究顯示，盡管是非常少量的揮發性有機化合物，也會讓人在做決策時的效率出現61%的低落。

　　那麽CCS811傳感器是通過什麽技術原理來偵測出VOC並推斷出其超出環境標准對人産生的影響呢?據了解，該氣體傳感器的最頂端是一層金屬氧化物(例如偵測揮發性有機化合物的錫氧化物)，其下方有金(gold)觸點，可量測金屬氧化物的電阻;在金導線之下的是一個微小的加熱板，會爲整個組件加熱，因此改變頂層的電阻值──與(透過孔洞)接觸傳感器的氣體成正比。然後該數字傳感器利用Silicon Labs的8051微控制器(與傳感器在同一個封裝中)，來量測金電極之間的電阻，並實時緩衝其變化;當它超過一個既定水平，一個中斷警報就會被發送到智能手機的應用處理器(或是應用處理器會周期性輪詢8051控制器清空緩衝存儲器，並繪制例如空氣質量的PPM記錄圖等，看應用程序如何執行)。

　　該傳感器正是基于CCS獨有的微加熱板技術，使得與傳統的金屬氧化物氣體傳感器相比，CCS811提供高度可靠的氣體傳感器解決方案，以及快速的測試周期，顯著地降低了平均功耗。下圖是其與紅外傳感器進行室內空氣測試結果的對比，二者靈敏度基本相當。

　　那麽，爲什麽說這是爲智能手機、可穿戴設備量身打造的氣體傳感器呢?Paul Wilson也給記者做了詳細解釋。Cambridge 先前曾推出模擬版本的傳感器，需要OEM客戶添加自己的微控制器，或是借用應用處理器的寶貴資源來啓動微型加熱板、量測金電極之間的電阻並分析結果;而新版的CCS811將金屬氧化物氣體傳感器和微控制器子系統集成在一起，從而使得智能手機、可穿戴設備和聯網家用設備能夠實現室內空氣質量，並簡化了設計，延長了電池續航時間，縮減了系統成本。與使用分離式氣體傳感器和微控制器芯片的解決方案相比，可以節省設備的物料清單成本以及高達60%的占板面積。

　　CCS811支持與應用處理器兼容的標准I2C數字接口，所有這些功能都集成到單一小型化的、尺寸爲2.7mm×4.0mm、腳距爲0.6mm的平面柵格陣列(LGA)封裝中，適用于低成本的PCB技術。CCS811支持多種低功耗優化測量模式，在進行主動式傳感器測量時每分鍾的功耗低于1.2mW，空閑模式下低于6μW。

　　CCS811帶有內置微控制器，該微控制器在使用智能檢測算法進行氣體檢測時，可管理傳感器驅動模式、數模轉換器測量，並處理原始傳感器數據，以表現真實世界環境中的等效二氧化碳(eCO2)等級或總揮發性有機化合物(TVOC)的測量值，真實世界環境中揮發性有機化合物産生的主要原因是人。這種板載處理功能降低了總體系統的功耗，並減少了主系統所需進行的處理。

　　據了解，接下來他們將在同一個封裝中整合多個CCS811傳感器芯片，以及增加金屬氧化物塗層，以支持更多種類的氣體感測。 “但比較遺憾的是，目前氣體傳感器技術無法量測空氣中的懸浮微粒，這類技術恐怕近2年還沒有機會進駐手機和可穿戴領域。”Paul Wilson表示。

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