可穿戴设备长续航的秘密,低功耗器件选择至关重要!

日期:2019-09-10

 
华米近期在北京召开发布会,推出两款智能手表新品:Amazfit 智能运动手表 3和Amazfit GTS,长续航成为其亮点之一。华米持续发力的背后,与整个市场环境持续走高不无关系。根据IDTechEx的最新报告预测,2019年全球可穿戴技术产品市场的规模将超过500亿美元。

 
事实上,自2014年以来整个可穿戴市场规模翻了一倍,是过去5年来消费电子产品领域最成功的市场之一。作为推动可穿戴走向大众市场的先驱,第一代小米手环可以说功不可没。这款智能手环在续航方面表现尤其出色,其背后来自ADI的三轴MEMS加速度传感器ADXL362提供了莫大助力。
详解ADXL362 MEMS加速度计 
严格意义上来讲,ADXL362主要针对运动健康类检测领域,是一款超低功耗、3轴MEMS加速度计。与使用功率占空比来实现低功耗的加速度计不同,ADXL362没有通过欠采样混叠输入信号,其采用全数据速率对传感器的整个带宽进行采样。当用户运动时启动运动分析,在相对静止时系统可以休眠以节省功耗。
 
具体到数字方面,ADXL362的输出数据速率为100 Hz时功耗低于2 μA,在运动触发唤醒模式下功耗为270 nA。在同等的使用环境下,ADXL362比同类芯片省电5倍以上。正是得益于超低功耗的性能表现,ADXL362帮助某些可穿戴产品实现了一个月甚至是一年的待机时间。​
 

 
值得一提的是,ADXL362通常提供12位输出分辨率。在较低分辨率足够时,还提供8位格式化数据以实现更高效的单字节传送。它的测量范围为±2 g、±4 g和±8 g,±2 g范围内的分辨率为1 mg/LSB。噪声电平要求低于ADXL362正常值550 μg/√Hz的应用可以从两个低噪声模式(典型值低至175 μg/√Hz)选择其一,电源电流增加极小。
 
除了超低功耗以外,ADXL362还具有许多特性来实现真正的系统级节能。该器件包含了一个深度多模式输出FIFO、一个内置微功耗温度传感器和几个运动检测模式,其中包括可调阙值的睡眠和唤醒工作模式,在该模式下测量速率为6Hz(大约值)时功耗低至270nA。如有需要,可在检测到运动时提供一个引脚输出来直接控制外部开关。此外,ADXL362还支持对采样时间和/或外部时钟进行外部控制。
 
ADXL362还可以在1.6V至3.5V的宽电源电压范围内工作,并且必要时可以与采用独立低电源电压工作的主机接口。此外,ADXL362采用3 mm × 3.25 mm × 1.06 mm封装,小巧的体积让其在可穿戴设备中游刃有余。
基于ADXL362的可穿戴产品
凭借出色的表现,ADXL362在可穿戴领域的应用终端颇多,并成功帮助部分可穿戴设备成为大众市场明星产品。以下为部分展示:
  • 内置ADXL362的WITHINGS脉搏活动跟踪器,实现了7*24小时全天候运动健康监测;
  • ADXL362使小米手环在同等的使用环境下,比同类芯片省电5倍以上;
  • 通过ADXL362卡西欧G-Shock腕表在用户接到电话或邮件时,通过振动方式提醒用户;
  • Tunstall利用ADXL362实现的跌倒监测产品,可持续工作1年以上;
除此之外,Dairymaster公司还利用ADXL362实现的奶牛运动监测产品。​以往奶牛运动监测的产品都是电池供电,而给动物佩戴的监测产品很难频繁充电或更换电池,因此要求监测运动的传感器必须是低功耗。
 

 
而监测奶牛的日常运动对农场主而言意义重大, 可以辅助判断其健康状况以及是否进入发情期、是否生病等。当采用200Hz甚至400Hz采样速率去监测奶牛的运动时,ADXL362的功耗只是其他传感器的1/25,甚至是1/50,因此可以显著提高产品使用寿命。
 
除了上述应用场景外,ADXL362还被广泛使用在助听器、家庭护理设备、无线传感器以及运动使能节能开关等产品上。
结语
“小尺寸、低功耗”无疑是可穿戴设备的刚性需求。因此对于终端研发人员来说,低功耗设计的首要任务便是选择低功耗器件(包括模块以及主控芯片),然后再进行优化软件算法等其他努力。作为半导体行业优质的供应商,ADI在MEMS传感器卓越的专业经验带来了小尺寸、低功耗的ADXL362,帮助终端产品获得更亮眼的续航表现。
 

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