智能家居中的傳感器：科技帶來舒適、健康和便利

Torn Griffiths

新技術(shù)產(chǎn)品的早期用戶常常發(fā)現(xiàn)，隨著每個新“智能”產(chǎn)品進(jìn)入家中，他們不得不學(xué)習(xí)新的控制指令，并找地方收納新的遙控器。“智能”電視、“智能”機頂盒和“智能”多房間音頻中心都具備最新的互聯(lián)網(wǎng)連接功能，但它們也使智能家居變得更為復(fù)雜。

用戶需要真正“智能”和安全的技術(shù)：智能產(chǎn)品能夠自動了解用戶的喜好，并在幾乎不需要用戶操作的情況下控制家居設(shè)備。如果智能家居系統(tǒng)配備了傳感器并連接到云應(yīng)用中，將為包括照明、采暖通風(fēng)、門窗和家用電器等設(shè)備提供更好的本地控制環(huán)境和系統(tǒng)功能，以個性化、自動化的方式滿足每位用戶的需求和喜好。目前，人們最熟悉的具備學(xué)習(xí)技術(shù)的家居設(shè)備是Nest learning Thermostat設(shè)備，其根據(jù)用戶的喜好學(xué)習(xí)和調(diào)整的方式為“智能”產(chǎn)品樹立了典范。

對于智能家居技術(shù)而言，這一愿景比一大堆遙控器更具吸引力。隨著傳感器芯片（半導(dǎo)體）技術(shù)的不斷發(fā)展，智能家居的各類操作都實現(xiàn)了自動化智能控制，而無需新增控制盒、控制器或電器。作為消費產(chǎn)品傳感器芯片制造商，艾邁斯半導(dǎo)體對智能家居技術(shù)的未來以及傳感器在未來智能家居中的部署方式有著獨特的認(rèn)識。

更加舒適和健康

過去50年來，半導(dǎo)體行業(yè)在降低成本的同時，以更小的尺寸封裝了更多功能，取得了令人矚目的成就。任何使用過不同時代個人計算機或手機的人都體驗過這一發(fā)展過程（參見圖1）。

行業(yè)的飛速發(fā)展也影響著半導(dǎo)體行業(yè)的各個領(lǐng)域，包括智能家居的傳感器芯片。如今的傳感器比以往任何時候都更小、更精確，而且內(nèi)部集成了更多智能技術(shù)。例如，艾邁斯半導(dǎo)體ENS210環(huán)境傳感器可以測量溫度和相對濕度，而芯片尺寸只有2mm×2mm。類似地，CCS811是一款3mm×4mm的氣體傳感器，通過測量揮發(fā)性有機物的相對濃度來測量空氣質(zhì)量（參見圖2），而集成了顏色傳感器的完整智能照明管理芯片尺寸僅為4.5mm×4.7mm。

如果將傳感器嵌入家居產(chǎn)品，可以實現(xiàn)更多種類的家居控制，這在過去是不可想象的。目前，許多家用自動供暖/空調(diào)控制僅依靠單個位置的溫度傳感器（恒溫器）。但是，影響人們舒適度的因素不僅有溫度，濕度和室內(nèi)空氣質(zhì)量（包括空氣的新鮮程度）等，其他因素也有很大影響。人們有不同的需求或喜好，因此單獨調(diào)節(jié)每個房間的環(huán)境因素設(shè)置，才能為所有人提供更舒適的居家生活。

小型、低成本傳感器使這一功能成為可能。

Nest Learning恒溫器產(chǎn)品中，隨著時間的推移，控制設(shè)置逐漸變得更加自動化和個性化，恒溫器具備名副其實的“學(xué)習(xí)能力”（參見圖3）。之所以能做到這一點，是因為它通過互聯(lián)網(wǎng)連接到云中運行的強大Nest軟件算法。同樣，家中各位置環(huán)境傳感器的輸出也可通過寬帶路由器傳輸?shù)皆浦袘?yīng)用，使各房間的傳感器陣列“學(xué)習(xí)”每個用戶的喜好。

智能供暖和通風(fēng)系統(tǒng)可以為兒童臥室提供更涼爽、干燥的空氣，而使同一屋檐下的年邁祖父母享受更溫暖、更濕潤的電視房。用戶攜帶的智能手機加上遍布全家的位置跟蹤信標(biāo)，可以檢測出誰在哪個空間。也可將最新智能手機使用的人臉識別或語音識別技術(shù)，用于自動檢測每個空間內(nèi)的用戶身份。

與云連接的家居傳感器還能帶來其他益處。例如，Google Assistant和Apple Siri虛擬個人助理憑借強大的云計算實現(xiàn)了智能自然語音功能。現(xiàn)在可以使用虛擬助手對家居設(shè)備進(jìn)行語音控制，如調(diào)暗燈光或?qū)囟忍岣咭欢?。要實現(xiàn)可靠的用戶語音檢測，復(fù)雜的微型音頻傳感技術(shù)必不可少，艾邁斯半導(dǎo)體等制造商也參與了技術(shù)的開發(fā)。

語音技術(shù)并不是家居設(shè)備使用的唯一便利技術(shù)。想象一下，將具有接近傳感功能（在手機靠近用戶臉部時關(guān)閉手機顯示屏）的紅外線傳感器，用于燈具的自動開關(guān)和調(diào)光;或?qū)z像頭自動對焦功能用于手勢識別，以支持手勢識別軟件。

先進(jìn)傳感器應(yīng)置于何處

因此，新型傳感器可以將智能家庭打造為更舒適、更便捷的空間，帶來健康的生活方式。恒溫器體積小巧，幾乎可以安裝在任何現(xiàn)有的家用設(shè)備或電器中，是一種理想的選擇。

然而，新一代智能照明更有可能成為新型智能家居的“連接傳感器中樞”。作為傳感器中樞，聯(lián)網(wǎng)照明具備三大重要優(yōu)勢：

連接持續(xù)電源，無需擔(dān)心電池更換問題

容易準(zhǔn)確感知空氣、氣體、溫度和濕度，以及人的存在、手勢和聲音

內(nèi)置連接和智能技術(shù)，便于支持附加傳感功能，而無需為獨立傳感器模塊添加重復(fù)的網(wǎng)絡(luò)和微處理器電源

因此，未來的智能照明很可能成為環(huán)保數(shù)字智能家居的新中樞，為不同空間的每位用戶提供自動化舒適體驗和便捷的個性化設(shè)置。

中樞功能由智能傳感器實現(xiàn)，比如艾邁斯半導(dǎo)體A S722x智能照明管理系列。例如，AS7221是一種可調(diào)白光照明系統(tǒng)片上控制器，支持便捷的網(wǎng)絡(luò)接口，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth Mesh等網(wǎng)絡(luò)，能處理0～10V調(diào)光信號，并支持在相同燈具中安裝上述的艾邁斯半導(dǎo)體ENS210和CCS811等環(huán)境傳感器。網(wǎng)絡(luò)連接提供了與云的連接，復(fù)雜應(yīng)用可根據(jù)多個傳感器輸入進(jìn)行決策，并將決策傳輸?shù)较鄳?yīng)設(shè)備，如暖氣/通風(fēng)和照明設(shè)備。對于照明部分，AS7221內(nèi)置的智能技術(shù)將自動執(zhí)行必要的調(diào)整，以滿足云控制的目標(biāo)。

因此，實現(xiàn)智能家居新型聯(lián)網(wǎng)傳感功能的元器件已經(jīng)出現(xiàn)。用戶、安裝人員和承包商可以期待在不久的將來，照明和其他類型設(shè)備制造商將推出集成新型傳感功能的智能產(chǎn)品。

概述

新技術(shù)產(chǎn)品的早期用戶常常發(fā)現(xiàn)，隨著每個新“智能”產(chǎn)品進(jìn)入家中，他們不得不學(xué)習(xí)新的控制指令，并找地方收納新的遙控器。

智能技術(shù)不一定出現(xiàn)這一問題。例如，NestLearning Thermostat設(shè)備就為智能產(chǎn)品樹立了榜樣，能夠自動了解用戶的喜好，并在幾乎不需要用戶操作的情況下控制家居設(shè)備。如果智能家居系統(tǒng)配備了傳感器并連接到云中應(yīng)用，將為包括照明、采暖通風(fēng)、門窗和家用電器等設(shè)備提供更好的本地控制環(huán)境和系統(tǒng)功能，以個性化、自動化的方式滿足每位用戶的需求和喜好。

對于智能家居技術(shù)而言，這一愿景比一大堆遙控器更具吸引力。隨著傳感器芯片（半導(dǎo)體）技術(shù)的不斷發(fā)展，智能家居的各類操作都實現(xiàn)了自動化智能控制，而無需新增控制盒、控制器或電器。作為消費產(chǎn)品傳感器芯片制造商，艾邁斯半導(dǎo)體對智能家居技術(shù)的未來有著獨特的認(rèn)識。本文介紹了艾邁斯半導(dǎo)體如何在未來的智能家居中部署傳感器。

艾邁斯半導(dǎo)體和SmartSens就3DfONIR傳感器開展合作

艾邁斯半導(dǎo)體宣布，與SmartSensTechnology簽署了一份正式合作意向書，雙方將在圖像傳感器領(lǐng)域展開緊密合作。

此次合作將會完善艾邁斯半導(dǎo)體的戰(zhàn)略路徑，進(jìn)一步擴展和豐富其適用于所有3D技術(shù)的產(chǎn)品組合——主動立體視覺、飛行時間和結(jié)構(gòu)光。并同時加快市場交付速度，提供更具競爭力的新產(chǎn)品組合。為了快速滿足移動設(shè)備對3D傳感解決方案日益增長的需求，雙方合作首先會將重點放在用于臉部識別的3D近紅外傳感器，以及在NIR范圍內(nèi)（ZD和3D）需要高量子效率的應(yīng)用上。

為了加快客戶產(chǎn)品投放市場的速度，兩家公司將合作開發(fā)3D ASV參考設(shè)計，以支持未來計劃推出的1.3MP堆疊式BSI全局快門圖像傳感器一該傳感器在940nm時QE最高可達(dá)40%。對于艾邁斯半導(dǎo)體的3D照明產(chǎn)品系列而言，這個NIR傳感器是一次完美的補充，不僅可以擴展艾邁斯半導(dǎo)體的3D產(chǎn)品組合，還同時優(yōu)化整體系統(tǒng)性能。該參考設(shè)計將以極具競爭力的系統(tǒng)成本，實現(xiàn)高性能的支付用深度圖、臉部識別和AR/VR應(yīng)用。