《電子技術(shù)應(yīng)用》
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無線充電 低功耗技術(shù)如何讓可穿戴更舒適

2016-07-26

  為創(chuàng)造更加便利的生活,穿戴式裝置智能手機(jī)搭載無線充電定位系統(tǒng)與感測器技術(shù)風(fēng)潮正方興未艾,。越來越多終端制造商在自家產(chǎn)品中導(dǎo)入上述三項功能,也促使各大元件廠商紛紛推出相關(guān)高整合度解決方案,,以回應(yīng)市場需求。

  穿戴式裝置市場熱度狂飆。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中,穿戴式裝置與個人行動裝置導(dǎo)入無線充電技術(shù)與日俱增,,包含在汽車業(yè)、智能建筑,、智能醫(yī)療等領(lǐng)域皆可看到無線充電的足跡,。

  無線充電持續(xù)熱燒 MI/MR技術(shù)大比拚

  無線充電大舉滲透不同應(yīng)用領(lǐng)域。以穿戴式產(chǎn)品來說,,今年將會是智能手表,、智能手環(huán),、智能眼鏡等應(yīng)用率先導(dǎo)入無線充電,。其中,磁感應(yīng)(MI)與磁共振(MR)是實現(xiàn)無線充電的兩大技術(shù)類型,,各自擁有不同的技術(shù)特性與優(yōu)勢,;不過,MR技術(shù)的發(fā)展前景備受看好。

  安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor)SEC技術(shù)表示,,未來MR將是能普及于廣大市場的技術(shù),。MR是透過磁共振的方式,使用高頻率的磁共振能量 傳導(dǎo)技術(shù),,因此可拉長電力接收器(PRU)與電力發(fā)射單元(PTU)之間的距離,,不同于MI是透過低頻的磁傳導(dǎo)技術(shù),裝置中的兩個線圈距離需越近越好,,以 提升磁能量轉(zhuǎn)換效率,。

  高東良指出,MR技術(shù)具備幾項優(yōu)勢,,首先,,采用MR可將PTU完美隱藏至桌子底下或生活不同的應(yīng)用之中,該技術(shù)僅需在內(nèi)嵌PTU應(yīng)用的產(chǎn)品表面,,標(biāo)志可充電位置即可開始供電,,一方面可免除遺失的問題,二方面可為生活環(huán)境帶來更便利性與美觀,。

  除此之外,,高東良談到,MR是透過低功耗藍(lán)牙(BLE)作為PRU和PTU之間溝通的橋梁,,透過BLE的溝通,,可分辨手機(jī)、平板,、穿戴式裝置等不同載具的電 量需求,,對癥下藥進(jìn)行配電,以避免充電瓦數(shù)過高,,而導(dǎo)致裝置燒毀的問題,,提升高效率充電應(yīng)用;以BLE為通訊基礎(chǔ),,MR最高可同時支援1?5個不同裝置的 電力傳輸,,滿足消費者同時傳輸不同載具的需求,更為消費者接受,。

  整體而言,,無線充電的MI技術(shù)發(fā)展已有十年之久,卻一直無法普及其主 要原因在于該技術(shù)的眾多限制,,包含只能一對一傳輸電力,、充電過程產(chǎn)生過熱問題以及無法避免金屬元件造成的干擾等挑戰(zhàn)。相較之下,,MR克服了MI所延伸的問 題,,采用MR的產(chǎn)品可有比較大的氣隙(Air Gap)空間,被充電的裝置毋須擔(dān)心物品擺放位置或角度即可充電,但因需要藍(lán)牙技術(shù)支援,,導(dǎo)致成本會高一些,。

  就此而言,高東良透露,, 現(xiàn)階段MR的無線充電技術(shù)導(dǎo)入裝置端,,通常都會采用兩顆藍(lán)牙晶片,其中一顆藍(lán)牙晶片以語音傳輸和資料傳輸為主,,另外一顆則是專用于MR通訊使用,;不過,藍(lán) 牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)已將A4WP充電檔案資料(Profiles)納入BLE晶片標(biāo)準(zhǔn),,未來僅需一顆支援A4WP通訊協(xié)議的BLE晶片,,即可實現(xiàn)MR無線充電傳輸?shù)?功能,且成本也可下降,。

  值得一提的是,,高東良強(qiáng)調(diào),目前無線充電產(chǎn)業(yè)的上,、中,、下游廠商皆積極布局無線充電領(lǐng)域,包含半導(dǎo)體廠,、零組件廠和裝置系統(tǒng)商都有相對應(yīng)的解決方案,,此現(xiàn)象將促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)更為成熟。

  穿戴裝置商機(jī)滿載 定位/連接整合方案搶手

  穿戴式裝置應(yīng)用百花齊放,。根據(jù)Gartner分析,,2016年穿戴式電子裝置出貨量將達(dá)2億7500 萬臺,平均營收上看287億美元,,其中,,高達(dá)115億是來自于智能手表的貢獻(xiàn)。

  u-blox商業(yè)開發(fā)經(jīng)理廖容嫺表示,,穿戴式市場正快速的成長,,目前主要成長來自于智能型手表與智能型手環(huán);另外,,包含運動健身器材,、頭戴式與智能型服飾(Smart Garment)皆為熱門且具潛力的應(yīng)用市場。

  廖容嫺認(rèn)為,,穿戴式裝置無論設(shè)計或采買,,一定是人或?qū)櫸镒鳛榭剂康某霭l(fā)點。舉例來說,,受2015年上映的兩部與兒童安全相關(guān)的電影影響,,勾起中國市場對于兒童安全議題的關(guān)注,,推動兒童定位手表市場方興日盛,,創(chuàng)造近1000億人民幣的銷售金額,。

  整體而言,穿戴式產(chǎn)品“百百款”,,但皆具備基本共通的特性,。廖容嫺指出,以技術(shù)角度來看,,感測,、定位系統(tǒng)、短距/長距離連接與小型化裝置等功能,,是設(shè)計穿戴式裝置不可或缺的基本要素,,倘若能加強(qiáng)定位、感測元件的效能,,即可將產(chǎn)品價值發(fā)揮到最大化,。

  穿戴式裝置是支援日常生活的精巧可攜式裝置,透過結(jié)合無線通訊連接和定位功能,,可提供即時的服務(wù),。穿戴式裝置中的低功耗技術(shù)可延長電池使用壽命,而優(yōu)異的無 線電功能可實現(xiàn)絕佳的使用者體驗,。這類需要高整合技術(shù)產(chǎn)品的市場正快速成長,,因此價格也將很快地變得更有競爭力。 以定位模組來說,,廖容嫺指出,,應(yīng)用于穿戴式裝置的衛(wèi)星定位模組,最大挑戰(zhàn)在于如何降低功耗提高電源管理的能力以實現(xiàn)節(jié)電的需求,,同時提升定位精準(zhǔn)度并且設(shè) 計出尺寸輕巧的產(chǎn)品,;換言之,產(chǎn)品必須同時兼顧效能與精準(zhǔn)度,,在計算距離與速率的過程,,必須提供正確的數(shù)據(jù)資料。

  廖容嫺分 析,,2017年至2018年衛(wèi)星定位模組主要市場將會鎖定智能/基礎(chǔ)健身(Smart/Basic Sports&Fitness),、動作攝影機(jī)(Action Cameras)與人體追蹤(People Tracking)等應(yīng)用領(lǐng)域,不過受限于這類型的穿戴裝置要求高整合度,,因此技術(shù)的演進(jìn)與成長動能較為緩慢,。

  現(xiàn)階段,該公司已與韓國軟體開發(fā)商KIWI PLUS合作研發(fā)新款兒童智能型手表,,該手表建基于Android系統(tǒng),,配備著簡單的液晶螢?zāi)辉O(shè)計,,只需碰觸一下即可通話,還能提供即時且準(zhǔn)確的位置追蹤與簡單的安全范圍設(shè)定,。

感測器首重低功耗/小包裝/高整合

  科 技的創(chuàng)造往往是為了滿足人類追求便利生活的渴望,,在這之間,則會產(chǎn)生一些替代性產(chǎn)品協(xié)助人類執(zhí)行工作,,或因應(yīng)不同應(yīng)用的工作需求,。例如,為了提高運動品 質(zhì),,在衣物上加裝戶外紫外線(UV)感測器,、計步器、加速度計(Accelerometer)等元件,,協(xié)助使用者更有效率完成運動,。

  意法半導(dǎo)體(ST)類比、微機(jī)電與感測元件應(yīng)用經(jīng)理陳建成表示,,微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)與感測器的發(fā)展趨勢,,已朝向低功耗、小包裝和高整合感測器發(fā)展,。

  以應(yīng)用層面來看,,分為壓力計(Pressure Sensor)、UV感測器和光學(xué)防手震(OIS)陀螺儀(Gyroscope)等,。在OIS陀螺儀領(lǐng)域,,以ST這兩年的觀察,現(xiàn)今已有許多高階手機(jī)采用OIS陀螺儀,,如三星(Samsung)S7 Edge,。

  陳建成進(jìn)一步指出,大多數(shù)的廠商,,都希望可以整合不同的感測器,,使硬體設(shè)計上的空間較為彈性,因此開始有六軸,、九軸的智能型感測器模組大舉問世,。此外,由應(yīng) 用單純的運動(Motion) MEMS銷售量日益攀升,,可觀察出MEMS感測器對于省電,、優(yōu)異的效能、包裝小需求顯然已是大勢所趨,,不僅如此,,感測器也有越來越便宜的趨勢。

  陳建成認(rèn)為,,Google是促成智能裝置中的感測器必須省電的始作俑者,。其原因在于,,Google提出一個稱之為Always On的概念,意指當(dāng)裝置中的應(yīng)用處理器休眠時,,感測器元件必須持續(xù)不停地工作,,例如當(dāng)使用者在走路過程中,依舊執(zhí)行計步器的功能,。

  時至今日,,陳建成談到,,該公司在感測器這塊領(lǐng)域累積長久的經(jīng)驗,,目前亦有許多不同的合作廠商,包含宏達(dá)電,、蘋果(Apple),、Alta和微軟 (Microsoft)等,該公司提供不同的壓力感測器,、Motion MEMS,、陀螺儀、UV Sensor甚至是整合加速度計與陀螺儀的感測器,,分別套用于頭戴式虛擬實境(VR)裝置與智能手環(huán)市場,。

  穿戴式科技產(chǎn)品爭奇斗艷,舉凡一般智能手環(huán)到監(jiān)測生理資訊的電子裝置,,甚至近期搶走所有鎂光燈焦點的VR眼鏡前仆后繼陸續(xù)問市,,然而,這些酷炫的科技新品背后衍生的安全風(fēng)險,,卻不得不重視,。

  搞懂穿戴安全認(rèn)證 產(chǎn)品設(shè)計有保障

  穿戴式設(shè)備應(yīng)用技術(shù)多元復(fù)雜,并密切貼近人體,,使得安全風(fēng)險疑慮備受關(guān)注,,如觸電、灼傷,、聽力損害,、化學(xué)反應(yīng)或電源爆炸等。諸如此類的安全問題皆是開發(fā)商在制造階段與消費者使用穿戴式裝置時必須小心的部分,。

  UL 消費性事業(yè)電子科技產(chǎn)業(yè)部工程部專案經(jīng)理柯得榮表示,,穿戴式裝置的使用者容易出現(xiàn)個人資料外流、泄漏隱私與身體安全危害的隱憂,。舉例來說,,有些具 備照相功能的穿戴裝置,會隨時隨地拍攝不同的人,、事,、物,,在此情況下,極有可能在不知情的狀況下,,被持有照相功能的使用者擷取隱私的疑慮,。

  此外,為了有效提升醫(yī)療救護(hù)的效能,,有些病患身上會植入醫(yī)療器材于身體之中,,透過遠(yuǎn)端控制的方式,控制病患身體狀況,,這將有助于醫(yī)療救治,。反之,這種遠(yuǎn)端控制涉及無線技術(shù),,亦有可能受駭客入侵,,若駭客居心不良,極有可能使病患身體產(chǎn)生不適,。

  值得一提的是,,柯得榮強(qiáng)調(diào),VR裝置為世界帶來相當(dāng)大的娛樂,,但VR裝置會不會導(dǎo)致一些心理層的傷害問題值得省思,,因為這種傷害難以定義,但并非不可能出現(xiàn),。

  另 一方面,,柯得榮指出,若要將認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入穿戴式產(chǎn)品,,首先必須了解鎖定的目標(biāo)國家市場,,清楚目標(biāo)中的國家是否有特殊宣告,從而選擇認(rèn)證方向,。他談到,,目前 穿戴式裝置尚未有一套標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證規(guī)范,因此該裝置基本類型的認(rèn)證難度不高,,與大部分手機(jī)和筆電認(rèn)證相差不遠(yuǎn),;但由于穿戴式裝置涉及不同領(lǐng)域的應(yīng)用,故標(biāo)準(zhǔn) 認(rèn)證協(xié)會建議開發(fā)商,,可針對相關(guān)產(chǎn)品另行做不同測試,。

  穿戴式裝置市場熱度持續(xù)發(fā)燒,將帶領(lǐng)不同類型的穿戴式裝置蔓延至生活周遭,。這也意味著,,產(chǎn)品開發(fā)商與消費者在使用這些產(chǎn)品時,更須重視不同產(chǎn)品所帶來的影響,,并進(jìn)行有效的防護(hù)措施,。


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