安森美半导体传感器让机器感测这个世界 -凯发app官网登录

传感器是机器感测这个世界的基础元器件，影像传感器让机器能够“看到”越来越清晰的世界，环境传感器能够感测与收集环境中的各种数据。本文将为您介绍来自安森美半导体（on semiconductor）的传感器，看看它们具有哪些独特的性能。

单一摄像机设计可支持多种分辨率和像素架构

影像传感器已经广泛应用在各种消费类电子产品上，像是数字相机、摄像机、手机等，事实上，在各种专业应用中，如机器视觉、安全、智能交通系统（its）、广播、医疗、科学等领域，影像传感器也扮演着非常重要的角色。

随着半导体制程技术的进步，在每个单位面积中可以放进更多的电路，这也让影像传感器迎来了更高的分辨率，以及更高的效能。由于cmos传感器具备耗电少、价格低的优势，因此有越来越多的摄像机采用cmos传感器，但使用cmos摄像机拍摄影片时，若遇到快速移动的物体或在某些频率之下，会出现物体扭曲变形，动态影像犹如果冻般抖动（故称为果冻现象），原因就是使用了滚动式（rolling shutter）快门。

数字相机的快门则是由传感器控制，以电子信号控制感光组件，一行一行进行感光，所以称为滚动式快门，但由于采用渐进式曝光，导致曝光时有时间差异，当拍摄高速移动的物体时，就会出现画面的影像上端先出现、下端却还没到的时间差距。

为了解决这个问题，全局快门（global shutter）便应运而生，也就是在曝光时，快门同时控制所有的感光单元同时曝光，因此没有时间差异，全部感光区域一次曝光。全局快门成为改善果冻现象的技术，但也因为全局曝光所产生的数据量较大，导致成本提高，拍摄后续须同时处理，也要升级为较快的运算速度。

由安森美半导体所推出的xgs 12000、xgs 9400、xgs 8000和xgs 5000全局快门cmos图像传感器系列，便拥有高分辨率、高性能的全局快门图像捕获能力。该系列在单个封装中可支持不同的分辨率，包括5.3、8.8、9.4和12.6百万像素，光学格式高达1英寸。采用21毫米x 20毫米的封装使xgs系列特别适合集成为29 mm x 29 mm相机格式。其采用高速12位输出，最大限度地利用了usb 3.2、thunderbolt™ 2和10 gige等接口。

图像数据通过一列的adc架构读出，然后通过hispi接口进行传输，片上逻辑可通过串行接口进行编程，为集成和读出控制生成内部时序。通过控制接口上的单个命令，最多可以编程和顺序启用三个寄存器配置（逐帧）。

xgs cmos图像传感器可在全分辨率下以60 fps（12通道）和30 fps（6信道）支持压扩模式，具有24信道hispi（可扩展低电压信号）的数据接口，并可配置为24、18、12或6个通道数量，内置四线串行接口（spi）、触发集成和读出控制，最多可支持8个感兴趣区域（roi）的可编程控制，具备上下文切换功能，并是无铅、无卤素／无溴化阻燃剂（bfr）器件，符合rohs标准。

安森美半导体的xgs系列支持12.6 mp、9.4 mp、8.8 mp和5.3 mp四种分辨率，以及三种速度等级（24、12或6个hispi信道），分辨率和速度可相互搭配组合，拥有各种操作模式使传感器能够灵活操作，以满足特定应用的要求，例如可通过hispi通道多路复用，来实现数据速率的降低。xgs系列采用x-class平台，具备高带宽、低功耗架构，仅须采用一种摄像机设计，便可支持多种分辨率和像素架构。

xgs传感器系列的核心是12.6 mp有源像素阵列，采用高级3.2μm全局快门技术，具备高性能、低噪音设计，可准确捕捉移动物体，全局快门要求所有像素同时对光进行集成，随后再进行连续的读出。由于集成和读出可以并行进行，因此在读出一帧时，便可以开始下一帧的集成（即流水线操作）。

xgs传感器的片上逻辑可通过四线串行接口进行编程，为集成控制和帧读出生成所有内部时序。在读取一行后，列中的数据将通过模拟信号链（提供粗略模拟增益）并通过12位列adc进行排序。来自adc的数据首先存储在片上列存储器组中，然后由数字数据路径处理（提供包括数字增益和偏移的附加数据处理）。数字多路复用器可以配置以减少活动数据通道的数量。单信道上的最大输出像素速率为每秒64.8百万像素，对应于32.4 mhz的时钟速率。

智能无源传感器将万物互联

智能无源传感器（smart passive sensor, sps）系统目前约有30亿美元的市场规模，且预计在2023年，传感器的市场将达到1000亿美元，原因在于世界正在朝向智能应用转移，预计将有数十亿个物件要联结起来，将会有数十亿个节点传感数据，收集的数据包括温度、湿度、占用率、液位、压力、湿度、气体、ph值与电压等，这些传感器将运用rfid、ble、sigfox、lora、zigbee、wifi、以太网、nfc等网络技术串联起来，应用在智能工厂、智能医疗、智能农场、智能建筑、智能物流、智能城市等市场，并运用亚马逊、ibm、谷歌、西门子等云服务，进行数据的聚合和分析。

安森美半导体的sps一站式凯发app官网登录的解决方案可应用在一次性产品、多个数据点，以及会随着时间的推移不断增加需求等同时需要多个传感器的应用，或是传感器必须安装在地下、墙内、植入物体内、安装在盒内、有毒或危害健康等难以访问的位置，以及安装在走道、rfid标签内、可剥离和粘贴的标签、绷带等空间受限应用，由于其无需电池和采用无线运作，体积超薄，且可随着数量而降低成本，能够动态地感知数据，如温度、湿度、压力和接近度，因此非常适合像是工业中的工厂自动化、医疗保健中的患者监控、数字农业中的畜牧监测，以及农业自动化、冷链（新鲜食品的低温运输系统）应用中的温度和湿度跟踪等特定市场。

sps应用与其他技术进行相较之下，更适合在对传感器数量、读取距离、数据速率、无电池等条件要求较高的应用，可以同时读取10个至100多个标签，依据应用不同，读取的标签距离可在2米到15米以内，读取标签的速率则可达到20 kbps至200 kbps以上。sps是无电池凯发app官网登录的解决方案，能自己收集能量、免维护，因此也是上述应用的首选方案。

在智能工厂应用中，可用于监控母线温度，不需要特别配置，可提供历史数据，不需要“直接可视”联线，可对温度升高进行监控，并可监看在地上、混凝土板中、墙后面的湿度，并确定人员处于安全的区域，可针对工业建筑进行紧急控制，当侦测到温度超过阈值，便会通知管理人员。

在数据中心应用中，sps能够用于监视服务器机架，保护敏感电子设备，并达到更好的气流管理，并检测地板下的湿气，可以检测漏水，避免电气短路，一个服务器机架可以由带有50个混合温度和资产跟踪的传感器标签，在单个通道下达到完全覆盖，当服务器机架监控控制台发现温度超过阈值，或是发现湿度过高，便会发出警报。

在医疗和护理设施应用上，sps能够用于输液袋、导管袋的液位监控，检测湿度可减少炎症，让患者感到舒适，或用于检测病患不小心摔倒或是不安躁动，也可以用于检测看护人，确认看护人是否在现场，并可帮助找到人员。

在畜牧应用中，sps可用于收集动物的体温，以进行早期疾病检测、确定生育率。也可进行门的管理控制，进行自动分类、快速隔离病畜，使用手持式或固定式读取器，更具有灵活性，并能进行自动警报。在农业应用上，能够通过无人机从传感器收集数据，像是水分百分比、土壤分析，可针对土壤和植物类型进行优化，以节约用水，实现精确的灌溉作业。

在冷链应用方面，sps能够监控食物温度，以检查食物新鲜度，并提供历史数据，当温度上升时发出警报，并进行资产追踪，在药品的物流跟踪上，也可以监测温度、监测湿度与进行资产追踪。

目前sps传感器的第一代是属于整体式（内含1个器件），可以检测温度、湿度、占用状态、液位，第二代则是可连接型（内含2个器件），可以检测压力、湿度、气体、ph值、电压，数据记录器可连接到mcu和电池，第三代则会是电池混合型，可支持约15米的扩展范围，活动模式可在没有mcu下由电池运作。sps传感器还可以支持使用条形码编码，适用于放置与产品类型、批号、颜色、生产日期或索引有关的唯一编号信息。

安森美半导体也提供评估套件与开发软件，以协助客户运用传感器系列开发产品，相关信息请上查询。