集成氣壓傳感器的智能手機:轉(zhuǎn)向?qū)Ш胶徒∩碜粉?/h2>

發(fā)布日期:
2021-04-13
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今天的智能電話利用加速度計,陀螺儀和其他各種傳感器在其設計寬陣列。相對未知的是氣壓傳感器,用來測量空氣壓力。這些傳感器目前正在融入優(yōu)質(zhì)級的智能手機,而且還成為主流手機或身打扮比較常見的如健身追蹤器和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用互聯(lián)網(wǎng)。


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為什么要測量空氣壓力?


氣壓傳感器測量空氣壓力,因而可以,發(fā)揮氣象預報關鍵作用 - 低壓表明不佳,陰雨天氣的可能性更大。此外,空氣壓力由高度變化的影響,這意味著,這樣的傳感器可以提供關于垂直正視高度準確的信息。


讓我們來看看一些最顯著應用程序和氣壓傳感器在消費電子設備執(zhí)行的角色。


室內(nèi)導航


室內(nèi)導航是這種技術,其中,空氣壓力數(shù)據(jù)被解釋,以確定在建筑物中的用戶的當前的地面水平更有趣的應用中的一個 - 這是通過商場或地下停車場尋找一個人的方法是有用的。


基于GPS的系統(tǒng)一般不內(nèi)部大型現(xiàn)代建筑物,這往往阻擋衛(wèi)星信號的功能。以使在這樣的屏蔽環(huán)境中導航,高度檢測與壓力傳感器可以與來自加速計步數(shù)計數(shù)數(shù)據(jù)建立三維基質(zhì)組合的幫助下,否則通常稱為3D導航。


室內(nèi)定位是準確地識別呼叫者的位置時,他們呼叫緊急服務是必不可少的。在美國,聯(lián)邦通信委員會(聯(lián)邦通信委員會)最近更新了他們的E911規(guī)則,強制要求911呼叫者在室內(nèi)的位置被自動傳送到應急響應。據(jù)預計,所有的智能手機將需要的一個大建筑物內(nèi)準確地查明一個呼叫者的位置的目的的壓力傳感器。


這種趨勢的一個例子是博世傳感器與NextNav在精確的地面檢測解決方案的開發(fā)合作。NextNav已表明它通過它的廣域大都會標系統(tǒng)(MBS)網(wǎng)絡的范圍內(nèi)的實施博世傳感器的BMP280壓力傳感器提供精確的高度信息的能力。以提高給定大城市地區(qū)數(shù)據(jù)的準確性,傳感器讀數(shù)被用來補償變化的天氣條件和本地小氣候的影響。圖1示出了具有智能的測量,在市場上有售,其中博世壓力傳感器技術集成。該圖演示了博世傳感器如何提供了匹配的高精確度的參考設備的數(shù)據(jù)。


GPS增強


即使是在室外環(huán)境中,GPS技術有其局限性。它的準確度等級可以通過障礙物如樹木或附近的摩天大樓,由惡劣的天氣條件或數(shù)量不足可用衛(wèi)星可以大大受到影響。從空氣壓力傳感器測量添加智能手機能夠?qū)@些高度點,從數(shù)據(jù)庫中已知來源海拔地勢比較,然后將此數(shù)據(jù)來彌補GPS定位的誤差。


而GPS可以進行一定的高度測量本身,它只是最佳的信號傳輸條件,其中一個在室外晴空下指根據(jù)完整可靠。在其他情況下,坐標可能十米更熄滅圖2顯示了一個人走下山,并出了四層停車場的屋頂?shù)母叨葴y量-對GPS的誤差讀數(shù)相比氣壓傳感器是顯而易見的。


健身和熱量跟蹤


空氣壓力傳感器也有助于提高健身追蹤器的準確度,特別是在計算熱量的應用。通常情況下,消耗熱量是通過從與用戶專用數(shù)據(jù)的加速度計組合的步數(shù)的數(shù)據(jù),例如他們的年齡,體重和身高來計算。取決于設備,心臟速率數(shù)據(jù)或GPS的記錄速度,距離和高度內(nèi)的傳感器也可包括在計算中。


雖然加速度計可以當一個人爬樓梯告訴,它不能夠確定這個人是否會上漲或下跌。通過建立垂直行進方向,壓力傳感器能夠使熱量跟蹤軟件正確地計算由用戶消耗的能量。還有的根本沒有作弊的辦法!該壓力傳感器是足夠敏感來告訴用戶是否已采取了電梯代替樓梯。


戶外,高程數(shù)據(jù)有助于提高熱量的跟蹤精度,例如,當使用者行走了一座小山。GPS數(shù)據(jù)或從數(shù)據(jù)庫檢索高程數(shù)據(jù)都可以使用,但它們是相對不準確的-例如,數(shù)據(jù)庫以能夠準確地表示高度變化而穿越橋。


* USGS:美國地質(zhì)調(diào)查局

圖3是用于精確的距離跟蹤的例子。同時過橋的氣壓保持穩(wěn)定。相較于海拔谷歌的服務與USGS(美國美國地質(zhì)調(diào)查局)的壓力傳感器檢測到行人過橋。因此現(xiàn)實熱量消耗可以計算出來。??


以及提供垂直位置數(shù)據(jù),空氣壓力傳感器可以與加速度計被用于改善運動分類的準確性。例如,加速計可以提供當用戶移動自己的手機,而玩游戲,或當他們撥打電話不準確的信息??諝鈮毫?shù)據(jù)可用于驗證和改善加速度計讀數(shù)。


測試已經(jīng)一再表明的組合,空氣壓力傳感器,加速度計提高卡路里的跟蹤十的訂單的準確性,百分之十五(來源:能源支出估計與智能人體感應)。


天氣預報


由于空氣壓力是在天氣預報的一個關鍵因素,空氣壓力傳感器發(fā)揮本申請中具有重要作用。隨著iPhone和各種Android設備,一些天氣的應用程序,如黑暗的天空,天氣信號與陽光空氣提供壓力傳感器,已經(jīng)開始使用人群來源的氣壓讀數(shù),以提高其預測的準確性。


當然,提供準確的天氣預報,智能電話需要能夠在用戶的當前高度的所測量的空氣的壓力讀數(shù)的效果計算在內(nèi)。這是通過從與手機本身的傳感器讀數(shù)的本地天氣站比較氣壓數(shù)據(jù)或從數(shù)據(jù)庫比較這些讀數(shù)的地圖數(shù)據(jù)進行的。


高度本地化的天氣信息,這種形式也是各種各樣的智能家居物聯(lián)網(wǎng)和應用前景的創(chuàng)新。


無人機:高空探測


了解無人駕駛飛機的高度有助于提高他們的著陸試點。一空氣壓力傳感器可位于雄蜂和另一個用戶的遙控器上。這兩個傳感器讀數(shù)之間的差異給出了無人機的高度。此外,可用于在飛行穩(wěn)定雄蜂的這一信息。


盡管有成本的影響,預計空氣壓力傳感器將很快在無人駕駛飛機達到或100歐元的價碼以上零售常見。


使這一切成為可能的傳感器


雖然某些應用目前仍處于開發(fā)階段,空氣壓力傳感器已經(jīng)被集成到許多智能電話和類似設備。例如,博世傳感器的BMP280是一款專為移動應用而設計的大氣壓力傳感器。它坐落在一個緊湊的封裝,擁有功耗低,因此非常適用于電池供電的設備。該BMP280采用壓阻式壓力傳感器技術,實現(xiàn)高精度,同時提供良好的線性度,長期穩(wěn)定性和高EMC魯棒性。


空氣壓力傳感器也可以是多測量傳感器的集成部分。例如,博世傳感器的BME680結(jié)合為氣體,氣壓,濕度和溫度測量高線性度和精度的傳感器到單個封裝中的3×3平方毫米一個足跡。


小結(jié)


空氣壓力傳感器發(fā)揮智能手機,健身追蹤器,智能手表等可穿戴設備寶貴的作用 - 在新的物聯(lián)網(wǎng)世界。它們的用途不限于移動應用程序的天氣,因為他們還提供精確的高度測量,改造室內(nèi)導航,卡路里計數(shù)和許多其他應用。與兩個單獨的和集成的部件現(xiàn)在市場上可用的,空氣壓力傳感器將具有在消費產(chǎn)品越來越存在在不久的將來。