TOF超声波MEMS传感器解锁门以接近和存在感应

飞行时间（TOF）传感器开辟了新的应用领域，并用作接近感测和存在检测技术的用例，这些传感器可以为智能家居应用（如智能门锁）添加有价值的功能和智能。

多年来，接近感测和存在感检测功能一直是各种智能家居应用的流行特性，如安全系统、照明和暖通空调控制。然而，传统上用于这些应用的传感器对不同的加热和照明条件非常敏感。它们也非常耗电，有时难以隐藏，提供有限的视场(FoV)，设计往往很复杂，但不能提供智能。

新一代小型化超声波飞行时间（TOF）传感器使新的应用领域和用于接近感测和存在检测技术的用例。这些传感器可以为智能家居应用添加有价值的功能和智能，例如智能门锁。

智能家居趋势

根据GMI Research最近的一份报告，2019年至2027年，全球智能家居市场预计将以11.6%的复合年增长率增长，届时预计产生的收入将达到1660亿美元。然而，目前的传感技术，如被动式红外(PIR)传感器、红外(IR)接近传感器、雷达、摄像机视觉等，正在达到其技术极限。

PIR传感器有一个大的菲涅耳透镜，这很难隐藏，制作未分发的设计。它们对各种加热和照明条件也敏感，不提供范围信息，对轻微的运动发生不敏感并具有高延迟。例如，当在智能照明系统中使用时，仅延迟一秒钟即可接通，提供了差的用户体验。PIR传感器还需要额外的多个离散，更高功耗的设备，可增加系统复杂性和功耗。

类似地，IR接近和IR TOF传感器消耗高水平的功率。它们具有非常狭窄的FOV和照明和瞄准局限性。雷达技术需要大量的能量来运行，最终系统设计复杂，笨重和昂贵。相机视觉也很昂贵，因为它是加工密集型的，能量消耗很高，并且有隐私问题需要考虑。

超声波MEMS的传感器

基于离散的压电传感器的传感器克服了大多数这些挑战。它们使用超声波工作以构建周围环境的动态图片。超声波脉冲反射OFF物体并将回声脉冲恢复到传感器上。TOF是要发送的脉冲所需要的往返时间，并且用于接收回声，其用于确定来自传感器的对象的距离。

例如，啁啾使用微小的压电微机械超声换能器（Pmut）。传感器的膜被驱动以上下移动，向上推动空气并在超声波频率下产生声波。当与信号处理和控制的高效数字信号处理器（DSP）ASIC结合时，溶液适合3.5mm x 3.5 mm封装。它消耗约15uA，比IR TOF传感器低约500倍，使得可以从单个电池运行电池供电的应用。

有几个功能允许低功耗操作。主机处理器不需要制作任何TOF计算，也不需要在正常操作期间向传感器提供任何刺激。传感器的ASIC可以运行固件算法，使主处理器能够关闭到其最低功率模式，直到检测到动作时会产生唤醒中断。

根据产品选择，CH101的CH201和1.2M的范围查找可达5米。它们都具有相同的3.5 mm x 3.5 mm硬件占用脚印，ASIC和销钉。它们在任何照明条件下工作，包括全阳光或完全的黑暗，并提供毫米准确的范围测量，与目标的颜色和光学透明度无关。

Chirp有几种小型厚度超声模块，具有不同的视野，以加速这些革命性传感器的评估和开发成小型产品外壳。装入ASIC上的交钥匙即用型固件将超声波回声数据转换为能够实现许多用例场景的信息，包括测距查找，存在和接近感测，对象检测和避免，位置跟踪甚至在机器人真空中的地板式识别。

智能锁

生物指纹传感器、3d面部识别、触摸显示和5G连接的进步，导致了越来越复杂和耗电的智能锁架构。在这里，超低功耗传感器可以一直开着，所以当有人接近门口时，它可以启动唤醒功能，打开更高功率的生物识别传感器、键盘、视频显示器或摄像头。

存在检测算法仅检测移动物体，抑制诸如植物，树等诸如植物，树等的静态目标提供了减少误报的算法的额外信息。随着超低延迟，传感器在该门接近门时，该传感器启动实时唤醒。在传感器的顶部，声喇叭改变FOV - 这可以是对称的或不对称的，对于门锁，这可能受到腰部到头高度的限制，确保通过动物不会意外地唤醒系统的系统。该传感器还满足了盐水喷雾试验，要求智能锁中的电子部件，并可以采用推荐的膜密封保护IP67。

占用探测器和智能扬声器

基于MEMS的超声波传感器的超低功耗使其能够始终打开，并且在检测家庭内部的乘员后，可以自动触发闹钟或开关灯。由于传感器是微小的，它很容易从入侵者隐藏，并且对乘员不引人注目。同样，因为这是一个超声波传感器，它可以在任何照明条件下，白天或夜间感测运动。低延迟确保灯光开启“立即”，提供了很好的用户体验。

在警报系统中，传感器的静态目标拒绝固件忽略了非展示项，例如表和椅子，范围测量有助于减少误报。与智能锁定应用一样，FOV可以完全可定制，例如，允许宠物在没有检测的情况下在房屋周围移动。

由于基于MEMS的超声波传感器的始终如一的存在检测能力，还出现了新的用例。唤醒作为侦听指令的人的智能扬声器可能纯粹从电池运行。当手放置在其下方时，带电池供电传感器的水龙头将变成。在机器人真空中，集成传感器可以启动碰撞避免或识别地板型，以便在从硬表面移动到地毯区域时自动调节刷子的高度。

用于原型设计的开发套件

全面的开发平台允许开发人员实现更快的上市时间。通过I2C接口将传感器的固件装入初始开机的片上存储器。Chirp提供默认的通用RangeFinder（GPR）固件，可实现传感器的自主范围。它还支持需要多个收发器的应用程序的硬件触发，并且还提供许多应用程序特定的FirmWares。还提供各种声喇叭。