村田制作所展示的新技术

hua2999 · 发表于 2013-12-26 20:34:44

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村田

制作所是日本的一家电子元器件厂商，创立于1944年。村田以陶瓷

电容

起家，目前涉及的领域涵盖无源器件、通信组件、

传感器

、

连接器

、

滤波器

、电源等诸多方面。

日本厂商通常以工艺精良著称，村田也不例外。不仅如此，正如其口号“innovator in electronics”那样，村田在热点领域的一些创新也令人瞩目。下面就介绍一下村田在今年的高交会电子展上展示的最新产品技术。

3D手势识别超声波传感器

手势识别是近期的热门技术。手势识别一般通过对摄像头加算法来实现。但这里介绍的手势识别技术不是基于摄像头，而是基于超声波传感器。村田和Elliptic Labs携手为便携式消费类设备（如智能手机和

平板电脑

）提供3D超声波传感器非接触式操作。

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图1：村田3D手势识别超声波传感器尺寸仅5.2 x 5.2 x 1.2mm

我们都知道蝙蝠是利用超声波的高手，精确的声纳定位帮助它在黑夜中能捕食运动中的昆虫。人类也在各行各业广泛利用超声波，如医疗影像和军事侦察。村田将超声波用于便携电子设备，这得益于其高超的小型化技术。村田研发的微型低功耗超声波传感器，特别适用于对功耗要求很高的小型、便携式产品。村田的超小型表面贴装超声波传感器可实现高声压，在便携设备上安装多个超声波传感器不仅能实现高精度测距，而且能实现3D手势识别。

与基于摄像头的手势识别技术相比，超声波可提供高分辨率、宽视野和低功耗。村田的3D手势识别超声波传感器尺寸仅5.2 x 5.2 x 1.2mm，工作

电压

6Vp-p，声压100dB，指向性60°，最大工作

电流

10mA。

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图2：以多点接收反射回来的超声波便可计算出目标的3D位置和动作

村田的表面贴装型超声波传感器已经被Elliptic Labs公司的Touchless Gesture Software所采用。Elliptic Labs的软件为消费类设备（包括电脑、平板电脑和智能手机）提供超声波非接触式操作方案，使这些设备围绕屏幕180°都能响应自然的手势动作。在村田公司的展台，工作人员演示了以手势操作的“水果忍者”游戏，切削的准确度相当高。据介绍，配备超声波传感器3D手势识别技术的手机明年有望上市。

手机NFC天线

带有NFC功能的手机越来越流行。村田开发了两种NFC手机天线，分别适用于塑料外壳手机和金属外壳手机。适用于塑料外壳手机的NFC天线采用特殊的ZB结构（铁氧体斜插进线圈），增强了导磁的效率，尺寸更小，而且可以将天线放在手机的顶部和侧面。

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图3：铁氧体斜插进线圈的ZB结构使得天线尺寸更小

一些高端智能手机倾向于采用金属外壳，但金属外壳会影响NFC天线的性能。为此，村田的PB型NFC天线以金属外壳作为booster，利用手机金属后盖的摄像头开孔实现NFC信号的传输。

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图4：PB型NFC天线适合金属外壳的智能手机

村田NFC手机天线的尺寸和厚度可根据客户要求定制。天线厚度为0.2mm至0.5mm，谐振频率为13.56MHz。

组合式陀螺仪传感器

村田独特的3D-

MEMS

技术向市场提供了高性能、高可靠的MEMS传感器。此次展出的组合式陀螺仪传感器将陀螺仪与

加速度计

合二为一，适用于多种稳定控制系统，如汽车的防滑控制系统（ESC）、防侧翻控制（ARC）、翻滚检测传感器（ROV）、导航系统、导向系统、惯性测量装置、平台控制、控制运动分析和机器控制系统等。型号为SCC1300-D04的器件尺寸为8.5 x 18.7 x 4.5mm。器件具有理想的线性和稳定的偏置特性，噪声低，能去除MEMS部分的高频振动成分，并具有高度的自我诊断功能。

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图5：组合式传感器结合了1轴陀螺仪和3轴加速度计

适用于心脏检测的MEMS加速度传感器+无线通信模块

常规的心脏健康检测方法是心电图分析。但获取心电图必须在人体上安放多个电极，操作比较繁琐。村田的心脏检测技术则完全不同，它通过测量承载人体的座椅或床的轻微振动来实现，无需直接接触人体，因而十分方便。

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图6：村田用于心脏检测的MEMS加速度传感器+无线通信模块

模块的原理图如下。模块安装在病床上，其中的MEMS加速度传感器采集病床振动信号，通过A/D转换器转化为数字信号给微控制器进行分析，其结果通过有线接口（SPI、I2C、UART）或无限通信的方式传送给监控端设备。该模块每50ms检测一次人体皮肤的机械振动，灵敏度高。模块的尺寸为40 x 40 x 7mm，输入电源电压为7~50V，接口电压3~5V，电耗为10mA。

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图7：心脏监测模块原理图

据工作人员介绍，此类模块最早的应用是沃尔沃S80型汽车的后备箱，它可以检测后备箱内的生命信息，如盗贼的生理特征或婴儿的存在，以帮助破案或预防危险情况的发生。现在看来，MEMS加速度计用于病人监测更为实用。

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图8：BCG模块更适合病人和老年人的远程医疗监护

检测环境光、接近和运动的光学传感器

村田的这个光接口集成了光发射器、光接收器和数字输出IC，尺寸仅3.1 mm x 3.1mm，可以检测目标物体的上下、左右和远近运动。据工作人员介绍，该光接口采用激光而非

红外

光，所以它对距离不敏感，安装的时候特别方便。该器件的功耗低，工作电流仅10μA。据介绍，村田的一轴光接口已经实现量产，用于运动检测的三轴光接口正在开发中。

表1：村田光传感器的电气特性

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图9：光接口尺寸仅3.1 mm x 3.1mm