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可穿戴智能设备:能量采集和无线充电优化传统设备

来源:众筹家 2016-09-18 15:24 收藏

随着人们使用可穿戴健康监测器和智能设备数量的快速增长,通过这些设备来监测我们的活动与健康的想法已经深入人心。

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随着人们使用可穿戴健康监测器和智能设备数量的快速增长,通过这些设备来监测我们的活动与健康的想法已经深入人心。这些设备收集数据的质量已达到可满足医学专业人士要求的水平。关键技术领域(如传感器、通信和超低功耗工作)的持续创新正在可穿戴设备市场不断得到应用,预示着更好的产品还会源源不断地出现。

如今,可穿戴设备已从基于运动传感器(通常是三维加速计)的简单设备,发展成为集成了压力传感器、陀螺仪和其他传感器的设备,使其能够确定用户的活动类型,如徒步行走、跑步、骑车或游泳。未来的趋势将包括更多元素功能,包括温度传感器、湿度检测器以及心率监测器,从而在更广泛活动中获得更全面的生理数据。在不远的将来,我们的可穿戴设备将会包括更多生物传感器,从而可以连续在白天与夜晚测量和记录更多生理参数。

另一个潜在发展方向是使用音频和视觉传感器来提供更大的情境感知(context awareness)。例如,如果麦克风检测到与旅行有关的背景噪声,则其可能将设备置于监测困倦的模式;而在没有环境光的情况下,可能表明设备适合进入睡眠模式。

多功能、多传感器,甚至多标准可穿戴设备将在日常生活中发挥日益普遍和重要的作用。如同物联网将把自动化带给许多常见任务一样,可穿戴设备将不仅监测我们的身体健康,还将无缝地融入我们的生活,提供与物联网及更广泛世界的联系。可穿戴设备将使我们能够控制周围环境,并使我们的周围环境能够适应我们的即时需要。它们将在医疗保健和持续治疗中发挥重要作用,并最终负责执行辅助患者生活的例行医务工作。

通过创新和开发超低功耗集成式器件,上述目标将在更高的集成度和智能化水平下得以实现。传感器、数据处理和电源管理将集成于很小的封装并具备更加强大的功能,而处于核心地位的将是来自领先半导体厂商的先进SoC技术。可穿戴设备技术将在随后短短几年中出现前所未有的发展演变,我们将亲眼见证这一点。

大多数市场数据都表明,设备两次充电之间的可用时间长度是影响消费者便捷式设备购买选择的关键因素。由于对于连续使用的需要,可穿戴设备的电池续航时间需要超出消费者的期望。这意味着除了集成更多传感器和功能,第三代可穿戴设备还需要能在两次充电之间使用更长的时间。

为此,许多制造商都在寻找用于补充电池电量,甚至帮助给可穿戴设备充电的创新途径,如能量采集或无线充电。这两种技术的发展速度几乎与可穿戴设备市场一样快,前者使用包括光伏、热电和振动发电机等技术来提供小而适用的电能水平,而后者可提取背景或直达RF波中存在的能量,并将其转化为电。这两种技术都呈现出光明的前景,并且将来有可能在可穿戴设备市场上发挥重要作用。但目前最有可能的解决方案依然是可再次充电的电化学电池,这些电池尽管需要充电,但只有它们可以为采用无线连接的小型可穿戴设备提供其所需的能量密度。

到目前为止,可穿戴设备最广泛使用的无线技术是蓝牙,具体而言,是最新的低能耗(Low Energy)蓝牙技术。像开放标准无线协议的其他例子一样,安全性是蓝牙规范不可缺少的组成部分,其最新版本(4.2)推出了一系列安全增强。然而,随着可穿戴设备从运动跟踪器发展成为医学监测器,对更高安全性的需求也在增加。对于分享敏感医学数据的解决方案,制造商和消费者对安全性都提出高要求,所以Dialog在其针对可穿戴设备技术的解决方案中采用了加密技术,确保数据即使在无线链路受到黑客入侵时仍然是安全的。

Dialog的SmartBond DA14680是旨在满足可穿戴设备市场需求的产品。此款多功能系统级芯片将蓝牙连接与强大但省电的应用处理器和其他必要的功能集成到一起,形成完整的可穿戴设备传感器中枢。另外,它还集成了电源管理硬件,从而消除对外部DC/DC转换器和电池充电电路的需要。这样一来,它就不需要许多SoC所需的绝大多数外部元件,使制造商能够开发更小的可穿戴设备。

SmartBond? DA1468x系列是用于可穿戴设备和其他可充电设备的单芯片解决方案。该解决方案支持Bluetooth 4.2特性。作为SmartBond系列器件之一,它提供高性能、低功耗和小尺寸。它能管理多传感器阵列并提供不间断的感测,在需要的时候提供处理性能,并在不需要的时候节省电量。另外,我们的SmartSnippets?工具还能帮助您优化软件,以降低功耗。

DA1468x系列产品内嵌超低功耗30uA/MHz的ARM? Cortex?-M0应用处理器。它的可编程最大时钟频率可达96 MHz。该器件可从Flash执行代码,提供很大的执行空间并支持无线升级。还包含PDM和I2S/PCM接口音频支持、两条独立的I2C和两条独立的SPI总线、三个白光LED驱动器、一个温度传感器、多通道DMA和一个8通道10-bit ADC。凭借由系统电源轨、电池充电器和电量计组成的集成电源管理单元,DA14680提供原生充电电池,并能为完整的可穿戴系统供电。同时,专用硬件加密引擎提供银行级安全性(包括苹果HomeKit支持),利用端到端加密来保证个人数据的安全。


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