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致生活 “智”未来:村田先进技术展示着眼于小型化和柔性设计

Franklin Zhao?? 2014年12月21日 ?? 收藏0
日前在高交会上,村田制作所(Murata)的“村田顽童寻找村田婉童”的舞台秀吸引了许多工程师朋友的围观。其中的一大特点是,主持人佩戴的集成了村田可穿戴元器件设计解决方案的概念手环,能够检测到主持人的心率、位移(高度)、体温等一系列生命体征。此外,村田这届高交会的主题是“致生活 ‘智’未来”,会场布置了可穿戴/智能医疗、物联网、移动与通信和电容四大专区。

图1:村田顽童和村田婉童表演秀。
图1:村田顽童和村田婉童表演秀。

图2:村田制作所高交会展台。
图2:村田制作所高交会展台。

村田的工程师向笔者介绍道,这款可穿戴设备参考设计集成了村田的传感器、蓝牙以及电源管理模块。传感器有检测皮肤温度的柔性传感器、检测心率的光传感器,以及检测高度的气压计。这些数据采集后,可以通过村田的低功耗蓝牙模块发送到电脑或是手机上显示。此外,它还具有高效率的电源转换模块、小尺寸的电容和电感。

图3:村田可穿戴设备整体解决方案(Murata概念手环)。
图3:村田可穿戴设备整体解决方案(Murata概念手环)。

这些传感器的功耗都非常低,对MCU的要求也就非常低,能够适配市场上各种主流的MCU芯片。这款智能手环Demo采用小型的2032纽扣电池设计,在所有功能全开的情况下,续航时间可达3到4天。其中的电源管理模块在非常小的体积内集成了芯片、电容、电感以及其他器件。

与医疗和智能家居相关的产品有适用于心脏检测器的MEMS加速度传感器与无线通信结合的模块。村田工程师介绍说,这是专业级、医院用的产品,比如可通过加速度传感器,用非接触的方法测量心率。

另一款产品是小型风扇,通过压电效应产生风量,从小孔出来。通过这种方法,可以使风扇变得非常薄、非常小,并且不需要电机驱动,因此能够为客户节省部件,从而降低成本。另外一个优势是有非常低的噪声。这款产品可以应用于数码相机的镜头除雾,以及酒精测试仪、实验室设备和美容设备,都可以利用它驱动空气的特性。

在介绍NFC相关的天线和模块时,村田工程师表示:“苹果现在也在设计中加入了NFC功能,而NFC中很重要的一个部分是天线设计,所以我们在这里面的创新就是这种小型的NFC天线。它完全突破了原先一圈一圈那种表贴天线的特性,把它集成在这么小的器件上。这其中使用的是堆叠技术。HTC就用了这款天线,它很重要的一点是可以透过金属。”

村田展台另一款主推的技术是压电薄膜制动器技术。压电薄膜制动器是由振动板和压电薄膜组成,通过特殊工艺制造。这个产品的好处是,制动器做在键盘的最底层,它可以提供触觉反馈。

图4:村田压电薄膜制动器技术演示。
图4:村田压电薄膜制动器技术演示。

“现在压电薄膜技术很常见,但是把压电薄膜和振动板融合在一起的只有村田一家。压电薄膜收缩时,振动板会向上振动;压电薄膜伸张时,振动板会向下振动。村田利用这个振动原理,制成的这个超薄的薄膜键盘仅有2mm,未来可以做到1.5mm。这个薄膜键盘可以提供触觉反馈(可以做到触摸屏中,而且是超薄的),而硅胶键盘触感很差,没有反馈,用户按键时不知道按了没有(有振动也是外加的)。

“这个振动板,村田日本的工程师正在改良材料,把它做成可弯曲的,从而可以用于柔性屏设计中(三星正在开发柔性屏)。用户在触摸手机时,更倾向于有一定振动反馈。(把这个技术用来做键盘,也可以做成可弯曲的。)把它用在柔性屏中,现在手机里的振动是用振动马达做成的,然而振动马达不能弯曲,但是这个技术可以。也就是说,当把手机做成可弯曲的时候,利用这个技术同样可以提供振动反馈。又比如说,某个客户要做医疗设备,实现局部按摩,也可以用它。并且,相对于普通键盘,它的功耗很低,开发普通键盘也可以。但是它的成本比普通键盘要贵,因而普通键盘不是薄膜键盘的目标竞争对象。如果和笔记本键盘(竞争对象)相比,可能贵不了太多,但可以做到超薄和可弯曲。”村田工程师向笔者详细介绍道。

村田的智能照明产品是以ZigBee协议来开发的。智能照明可以对LED亮度、颜色和色温进行调节。除了智能照明外,其智能家居方案中还有通过手机、平板、遥控器等,对窗帘、门铃、空调等设备的控制。

此外,村田展示了世界最小的RFID标签,可以用于防伪、计数以及PCB板生产流程的追踪。这款标签是超高频(860~925MHz)的标签,它和PCB结合可以传输1至5米。另外村田还有13.56MHz的高频标签,在其中加入了天线。“市面上流行的是二维码和纸张RFID标签,而村田的标签是几乎看不见的、可以表贴的标签。该标签还有一定存储空间,相对于二维码,其读写范围更远,且可以封装在塑料设备之内,不会由于油污染、人为损坏等而造成不能读写。另外还有加了I2C接口的标签,它可以和MCU通信,读取MCU信息并对MCU进行控制。”村田工程师表示。

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