高灵敏度传感器实现动作识别满足消费电子市场需求 传感器, 灵敏度, 需求, 动作, 消费电子

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从MP3播放器到PDA，再到超小的笔记本电脑，便携式设备不但在变小，而且功能则越来越多。设计人员还结合旨在保护易碎的电子组件安全的移动感应 技术，试图生产出更加稳定可靠的便携式设备。对于那些需要在小型封装中获得快速响应速度、低电流消耗、低电压的运行和休眠模式的用户，飞思卡尔的 MMA7360L、MMA7340L和MMA7330L三轴加速计是理想的移动感应解决方案，这三种器件多灵敏度分别是1.5g/6g、3g/12g和 4g/16g。对检测多个便携式应用的降落、倾斜、移动、放置、震动和摇摆来说，选择不同强度的多轴敏感度是非常重要的。MMA73x0L采用 3mm?mm?mm的LGA封装，比QFN封装的体积小71%，非常适合占地空间小的便携式应用。

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低重力三轴加速计应用

对移动和倾斜的微小变化的敏感性使MMA73x0L传感器非常适合用作移动和3D游戏产品的用户界面。

利用MMA73x0L传感器之类的技术，在笔记本电脑、PDA和MP3播放器不慎掉到地上时，能够更好地保护磁盘驱动器。当所有三个轴都处 于零重力状态时，零重力检测功能就提供一个逻辑中断信号。三轴加速计的先进移动感应功能可以检测到设备的跌落时间，并采取相应措施，防止敏感电子组件遭到 损坏。MMA73x0L传感器还能提供旨在保护笔记本电脑的防盗应用支持技术。笔记本电脑安全系统内的加速计可用于检测异常移动，并发出警报声。

MMA73x0L传感器的工作电流只有400μA，休眠模式下的功耗为3μA，工作电压为2.2～3.6V，具有自我检测功能，响应时间为1ms，支持响应时间为0.5ms，其高敏感度和低噪声实现了更高的清晰度和更大的准确率

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MEM加速计实现动作识别功能

加速计的动作识别功能被广泛应用。我们日常生活中的走、跑、跳、使用手机、音乐播放器或摄像机等许多动作，都有其独特的动作模式。机器和设 备(如工业电机、病人监控器和大型设备)自身内部也有独特的动作模式。使用加速计，可以检测这些独特的动作信号，而不再限于使用杠杆、按钮、开关、操纵 杆，以及其他需要特定动作的手动控制机制。加速计可以作为新的用户接口，为我们提供自由的动作。例如，如图1所示，将加速度传感器内置在手机中，就可以实 现动作识别，将会开发出有趣的新应用。

图1 内置在手机中的加速计可实现动作识别

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MEMS的动作识别原理

MMA73x0L加速计是电容性传感器，采用了MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)技术。MEMS由微型的电机结构组成，采用“微加工”工艺制造，例如体微加工，有选择地蚀刻硅晶圆的几个部分。 另外也可能采用表面微加工，在硅晶圆表面建立薄膜结构。MMA73x0L加速传感器采用了这两类结构。Z轴技术可以视为一个活动的电容，沿着它接收加速度 的方向移动。X轴向技术包括一个可移动物体和双重固定横梁。每对感应单元横梁包括两个背对背的电容器。由于有了加速度，中间物体就会移动，改变横梁之间的 距离，进而改变它们之间的电容。

动作识别设计

在设计识别系统时，有几个必须考虑的问题。首先，设计必须降低将无意动作误解为有意动作的可能性。如果确定X、Y、Z轴向的测量信号在某段 时间内位于一定数值范围内，就可以认为检测到了特定动作。例如，当每个轴有10个连续的测量值位于特定的数值范围内时，动作识别系统检测到的动作就被视为 有意动作。这样就可以检测到控制机制的快速动作，同时减少发生检测错误的可能性。

其次，检测到的动作信号取决于设备安装位置和动作类型。安装加速计的最佳位置应当是既能检测到所需动作，而错误动作或变化又比较少的位置。

第三，必须了解将要检测的每个动作的加速度范围。新型低重力加速度加速计，提供重力加速度选择，帮助设计人员更加简单地选择加速度范围。重 力加速度选择是一种传感灵敏度选择，两个逻辑输入可由微控制器驱动，以动态地改变传感灵敏度和重力加速度范围。重力加速度选择提供了不同动作所需的灵敏度 范围，从而简化动作识别系统的设计，如图2所示。

图2 多个量程的加速度传感器能为不同的动作提供4种灵敏度，从而简化设计

一些动作检测只是加速度在-1g到+1g之间的倾斜测量。然而，有一些小的手部动作，比如鼠标移动，至少需要2g的加速度。而更大的动作可能需要4g甚至更高的加速度。硬件应该能够适应所有这些动作的需求，能够识别多种动作的差别。

加速计实现了动作识别功能。这将为现有应用提供新功能，或增强它们的现有功能。加速计具备了测量倾斜、动作、位置、摇晃、震动和自由下落的功能，可以识别各种动作。通过使用加速计，让动作成为一个新的用户接口，用户就不再局限于使用机械控制方式。