ST超低功耗飞行时间 (ToF) 传感器：解锁智能生活新场景

发布时间：2023-10-20 09:52
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：2690

　　未来，ToF在接近检测传感器、人体存在检测和激光自动对焦等领域的应用中不可估量。作为主要的ToF技术和方案提供商，意法半导体针对这些应用需求不断对产品技术进行更新迭代。

　　为了让飞行时间 (ToF) 传感器达到最低功耗，ST开发了一套驱动程序，能够有效地将FlightSense传感器配置为节能版接近检测器。此外，一旦检测到物体，驱动程序会立即将传感器切换回标准测距模式，充分发挥飞行时间 (ToF) 技术的优势。传感器经过特殊设计，其设置和测距流程完全内嵌于固件中，能够显著降低功耗。

　　ST具有超低功耗 (ULP) 模式的FlightSense单测距传感器主要包括三款产品：VL53L1CX、VL53L3CX、VL53L4CD。

　　VL53L1CX能够在ULP模式下以1 Hz的测距频率和仅65 μA的电流消耗检测到距离高达1400 mm的物体。超低功耗驱动程序 (STSW-IMG032) 可以轻松地将VL53L1CX FlightSense?传感器设置为ULP模式，用作节能版接近检测器。一旦传感器检测到物体，驱动程序会立即将传感器切换回测距模式，准确测距距离高达4米，更有高测距频率 (50 Hz) 和自定义视场 (FoV) 功能。最低功耗800 mm处65 µA，最长检测距离1400 mm处300 µA。

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　　VL53L3CX能够在ULP模式下以1 Hz的测距频率和仅55 μA的电流消耗检测到距离高达840 mm的物体。超低功耗驱动程序 (STSW-IMG033) 可以轻松地将VL53L3CX FlightSense?传感器设置为ULP模式，用作节能版接近检测器。一旦传感器检测到物体，驱动程序会立即将传感器切换回全直方图测距模式，使用意法半导体直方图算法，准确多目标测距距离高达5米，盖片串扰抗扰度超过80 cm，并具有动态污迹补偿功能。最低功耗230 mm处55 µA，最长检测距离840 mm处240 µA。

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　　VL53L4CD能够在ULP模式下以1 Hz的测距频率和仅55 μA的电流消耗检测到距离高达1100 mm的物体。超低功耗驱动程序 (STSW-IMG034) 可以轻松地将VL53L4CD FlightSense?传感器设置为ULP模式，用作节能版接近检测器。一旦传感器检测到物体，驱动程序会立即将传感器切换回测距模式，准确测距距离从仅1 mm扩大至1300 mm。还配有新一代18°FoV激光发射器，提高了环境光条件下的性能，其测距速度可达100 Hz。最低功耗310 mm处55 ?A，最长检测距离1090 mm处240 ?A。

　　ST超低功耗飞行时间 (ToF) 传感器：解锁智能生活新场景

　　目标应用

　　ST超低功耗飞行时间 (ToF) 传感器可应用在智能水龙头、智能马桶、智能小便斗、智能垃圾桶、咖啡机、自动售货机等丰富的智能生活场景。

　　ST超低功耗飞行时间 (ToF) 传感器：解锁智能生活新场景

　　完整的开发工具集

　　ST提供全面的应用设计支持服务，帮助用户充分利用这些传感器的优势，加快产品上市，同时降低设计风险。

　　VL53L1CX开发工具包括面向STM32 Nucleo的VL53L1CX扩展板和两个VL53L1CX转接板。VL53L1CX扩展板是即用型VL53L1CX评估套件，带可调式盖片架，配有Arduino UNO R3连接器以及包括示例代码和图形用户界面在内的完整系统软件。两个VL53L1CX转接板可以通过两个10针连接器连接。

　　ST超低功耗飞行时间 (ToF) 传感器：解锁智能生活新场景

　　VL53L3CX开发工具包括面向STM32 Nucleo的VL53L3CX扩展板和两个VL53L3CX转接板。VL53L3CX扩展板是即用型VL53L3CX评估套件，带可调式盖片架，配有Arduino UNO R3连接器以及包括示例代码和图形用户界面在内的完整系统软件。两个VL53L3CX转接板可以通过两个10针连接器连接。

　ST超低功耗飞行时间 (ToF) 传感器：解锁智能生活新场景

　　VL53L4CD开发工具包括面向STM32 Nucleo的VL53L4CD扩展板和基于VL53L4CD的两个转接板。VL53L4CD扩展板是即用型VL53L4CD评估套件，带可调式盖片架，配有Arduino UNO R3连接器以及包括示例代码和图形用户界面在内的完整系统软件。基于VL53L4CD的两个转接板，可轻松集成。

ST超低功耗飞行时间 (ToF) 传感器：解锁智能生活新场景

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　　意法半导体的首款车规机器学习解决方案SL-AIAID012401V1由AEKD-AICAR1评估套件、AI人工智能插件和AutoDevKit车规开发板组成，能够识别驻车、正常路况、崎岖道路、车轮侧滑或突然转向四种汽车状态。这是一个难得的机会，可以通过测试和开发汽车人工智能应用，以确定该技术是否适合这个市场。事实上，许多车企还在探索在行业现阶段，机器学习对他们是否有意义。从头开始创建算法需要投入大量的人力和资金。把评估解决方案导入我们的AutoDevKit平台，可以让开发人员更轻松地探索车规人工智能的可行性。　　将机器学习引入汽车的挑战在寻找正确的应用　　▲汽车状态识别系统的整体架构　　虽然机器学习的热度在消费市场上稳步上升，但是，汽车行业仍在探究机器学习技术可以为汽车带来什么。几十年来，人工智能一直是汽车行业的一个热门话题，研究人员早在2001年就已经在探索如何在导航系统中应用机器学习。然而，人工智能趋向于用在几种应用场景，例如，自动驾驶或事故检测。此外，出于安全性和可靠性考虑，汽车行业几十年来一直依赖启发式方法。简而言之，汽车制造商在不需要训练神经网络的情况下就已经擅长提供先进的功能。因此，开发平台必须降低汽车机器学习的技术门槛，同时又不影响设计者构想较为传统的应用。       找到正确的工具　　为了帮助开发人员创建他们的杀手级应用程序，无论它是否使用机器学习算法，AEKD-AICAR1都配备了一个带有4mb闪存的MCU，以及AEK-LCD-DT028V1显示屏，用于UIs和更一般的应用程序。主板还提供两个CAN FD收发器和两个电位器，用于测试模数转换器的性能。因此，这个电路板可以连接执行器板驱动电机，处理无线通信功能，或者管理LED等设备。因此，这块板子的灵活性足以帮助开发团队用其他的系统开发应用。然而，顾名思义，我们的开发团队用AEKD-AICAR1开发应用，因为汽车行业要求降低机器学习的技术门槛。　　AEKD-AICAR1：让机器学习变得更好用的解决方案在指引开发者　　▲AEKD-AICAR1套件　　AEKD-AICAR1配有AEK-CON-SENSOR1连接器板和AIS2DW12三轴加速度计。开发人员可以获取MEMS数据，并使用长短期记忆（LSTM）递归神经网络(RNN)确定汽车的四种状态。该套件还旨在简化演示应用的开发，因为AEKD-AICAR1在MCU闪存内预装了提前训练好的神经网络。LSTM RNN当前版本是在Google Colab环境中使用TensorFlow 2.4.0框架开发的神经网络，然后，我们使用意法半导体的工具将提前训练好的神经网络转换为适合在STM32上运行的C代码库。　　为了进一步指导和培训开发者，我们为用户提供了一份Google Colab环境、模型训练、数据采集等工具的用户入门指南。用户可以使用TensorFlow等众多热门机器学习框架创建、训练和验证神经网络，从而使团队能够借用许多现有的社区项目。然后，我们还展示了意法半导体神经网络所用人工智能插件是如何优化算法，使其适合在微控制器上运行。简而言之，我们分享我们的知识经验和实用工具，以便开发人员可以更轻松地测试项目，确定机器学习是否适合汽车应用。　　使用真实环境　　最终，工程师将获得一个程序，这个程序可以让他们尝试用传感器开发新应用，评估自己的需求，并更好地了解从头开始需要付出的成本的一小部分内是可行的需求。在AEKD-AICAR1捆绑包中有连接器板，这意味着用户可以轻松换用另一个传感器，做进一步的评测。汽车行业固有的安全性和可靠性限制要求让开发者无法用市面上可以买到的消费级电路板测试汽车产品概念。AEKD-AICAR1通过在许多人用于开发实际应用的汽车级平台上进行实验，从而解决了这个问题。　　构想原创应用　　由于汽车行业的机器学习仍处于起步阶段，用户经常寻找具有最大灵活性的平台。事实上，用一个系统开发多个项目有助于节省时间和资源，例如，有一位客户对LSTM节点稍加改动，即可分析车辆悬架的响应性能，确定弹簧补偿程度，从而改善驾驶体验。同样，开发人员可以用传感器开发新应用，例如，预测电池的充电状态，或将传感器安装在方向盘上，用于检查驾驶员的心率。简而言之，AEKD-AICAR1灵活多变，应用不限于传统的汽车应用及状态检测。
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ST推出业内首个MEMS防水压力传感器
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　　意法半导体在工业市场上推出了首款MEMS防水/防液绝对压力传感器，在技术和性能上取得了重大进步，成为工业市场中的一款突破性产品。该解决方案是业内首创具备防水功能的工业级压力传感器，且已纳入10年长期供货计划，确保长期供应。因此，该解决方案能够支持大量全新的应用，其严格的标准合规性和卓越的可靠性将为工业设备用户带来前所未有的出色体验。　　意法半导体AMS MEMS子产品部总经理 Simone Ferri 表示：“随着工业物联网的发展普及，企业需要在整个运营过程中采集数据，而通常都是在具有挑战性的室内外环境中。我们最新的MEMS防水压力传感器的耐候性足以满足各种工业数字化转型的要求，并提供长期供货保证，保护客户设计。”　　产品特性　　意法半导体新推出的ILPS28QSW传感器采用密封的圆柱形表面贴装封装。该封装采用防液体渗透性很高的陶瓷基板和坚固的车用灌封胶保护内部电路。盖子由高级手术钢制成，用O形圈密封并用环氧树脂粘合剂固定。这种独特的封装设计确保防水达到IP58等级，在超过一米的水中不渗水，并通过了IEC 60529和ISO 20653认证。此外，该传感器可承受高达10巴的过压。　　ILPS28QSW可以进行绝对压力测量，精度高达0.5hPa以内，260-1260hPa和260-4060hPa两种量程可选，工作温度范围扩大到-40°C至105°C。高精度和卓越的耐候性使其适用于燃气表、水表、天气监测器、空调智能过滤器和家用电器等应用。　　ILPS28QSW还具有意法半导体独有的Qvar?静电荷感应通道，开发人员可以利用这项技术在实际应用项目中创造更多附加价值，例如，液体检漏等功能。Qvar配合压力信号可以监测液位，甚至监测家用电器和工业过程中最微小的漏液现象。　　ILPS28QSW的工作电流低至1.7?A，适合对功耗敏感的应用场景，片上集成的数字功能可简化系统设计管理。该传感器还内置温度补偿、FIFO存储器和I2C/MIPI-I3C数字通信接口，输出数据速率在1Hz至200Hz范围内可选。　　应用场景　　这款新传感器适合工业领域各种对气密性或防水要求严格的应用场景：　　气体泄漏检测　　意法半导体面向超声气体流量计的解决方案可通过压力和温度 (PT) 补偿来确保出色的计量精度，并能检测泄漏或过压条件，提供额外的防护与安全。　　节约用水及防止水淹　　测量水的流量和体积流速不仅是确保符合节水激励措施要求的必要条件，还有助于检测泄漏，消除水淹隐患。　　测量和跟踪环境条件　　计算并跟踪详细的天气信息，包括风速和风向、相对湿度、气压以及气温。　　保持呼吸通畅　　监测患者呼吸参数，确保达到适合的空气/氧气流量、体积和供气时间。　　空气清新度检测　　测量和检测工业厂房中的气体流量和颗粒浓度，帮助确定净化效率以及净化器的更换时机。　　跌倒检测　　检测跌倒及相关影响，并向急救人员发出跌倒警报，即使在水淹的情况下也能正常工作，非常适用于独自工作人员 (LW) 自动化监测系统。　　ST完整的MEMS生态系统　　为帮助用户更方便地使用ILPS28QSW，意法半导体提供完整的MEMS生态系统，包含即用型MEMS主板 (STEVAL-MKI109V3) 开发平台，该开发平台可与各类运动和环境传感器适配器板搭配使用；此外还包括一个跨平台GUI，用于轻松、快捷地设置传感器和高级功能。　　专业的MEMS工具板STEVAL-MKI109V3可用于通过适配器监测传感器行为。STM32开放式开发环境将STM32微控制器与MEMS传感器和其他通过扩展板连接的意法半导体元件集于一身，为开发基于MEMS的应用提供了一种简单、灵活的开放式方法。
2023-06-09 11:25 阅读量：1813
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