【導(dǎo)讀】現(xiàn)在，智能手機(jī)的設(shè)計(jì)中正廣泛使用加速度計(jì)、陀螺儀等各種傳感器，而用來測量空氣壓力的氣壓傳感器則沒有那么多人知曉。目前，這種傳感器不僅被集成到智能手機(jī)中，而且在許多可穿戴設(shè)備中也變得越來越流行。那么，這種傳感器有哪些代表性的應(yīng)用，它在消費(fèi)電子設(shè)備中又能實(shí)現(xiàn)怎樣的妙用呢？
氣壓傳感器的典型應(yīng)用
天氣預(yù)報(bào) 氣壓數(shù)據(jù)和天氣情況直接相關(guān)，因此氣壓傳感器可用來進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)。隨著壓力傳感器在智能手機(jī)中逐漸普及，天氣app便可以利用來自人群的氣壓數(shù)據(jù)來提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。
當(dāng)然，要想使天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，智能手機(jī)需要考慮到用戶當(dāng)前的高度，因?yàn)檫@會(huì)對(duì)測量到的氣壓值產(chǎn)生影響。這可以借鑒當(dāng)?shù)貧庀笳镜臍鈮簲?shù)據(jù)或數(shù)據(jù)庫的地圖數(shù)據(jù)得到。
室內(nèi)導(dǎo)航及室外GPS數(shù)據(jù)修正 室內(nèi)導(dǎo)航是氣壓傳感器的一個(gè)典型應(yīng)用。在這種應(yīng)用中，我們可以利用空氣壓力數(shù)據(jù)，確定用戶當(dāng)前位于建筑物中的哪個(gè)樓層，進(jìn)而查明某個(gè)人在商場或地下停車場的行進(jìn)路線。
在shopping mall等大型封閉場所中，由于GPS信號(hào)受到阻擋，我們無法通過GPS系統(tǒng)來導(dǎo)航。為了在這種受屏蔽的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，我們可以結(jié)合氣壓傳感器（高度）和加速度計(jì)（計(jì)步）的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航。
此外，即使是在室外環(huán)境中，GPS技術(shù)也有局限性。GPS導(dǎo)航可能受到樹木、大樓、惡劣天氣情況或收星數(shù)不足的影響。通過添加氣壓傳感器，智能手機(jī)能夠?qū)y量到的高度數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)做比較，來補(bǔ)償GPS的定位誤差。
健身跟蹤 氣壓傳感器也有助于提高健身追蹤器的精度，特別是在計(jì)算熱量的應(yīng)用中。通常情況下，卡路里消耗不僅取決于加速度計(jì)得到的計(jì)步數(shù)據(jù)，還取決于個(gè)人的生理數(shù)據(jù)（如年齡、體重和身高等）。取決于設(shè)備內(nèi)部的傳感器，心率數(shù)據(jù)或GPS記錄的速度、距離和高度也可包括在計(jì)算中。
我們知道，跑步、爬樓梯、爬山等運(yùn)動(dòng)所消耗的熱量各不相同。雖然加速度計(jì)可以判斷出人在爬坡，但它不能確定這個(gè)人是在上坡還是下坡。通過壓力傳感器引入高度運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，再使用相應(yīng)算法，我們便能精確計(jì)算出用戶所消耗的能量。
無人機(jī)高空檢測 我們知道，無人機(jī)飛得越高，落地時(shí)的沖擊越大。通過在無人機(jī)和遙控器上分別安裝一個(gè)氣壓傳感器，通過它們之間的氣壓差我們便可知道無人機(jī)飛行的高度。此外，這也有助于無人機(jī)穩(wěn)定飛行。
有哪些公司在提供壓力傳感器？
雖然某些應(yīng)用目前仍處于開發(fā)階段，但氣壓傳感器已經(jīng)被集成到許多智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備中。例如，博世BMP280是一款為移動(dòng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的氣壓傳感器。它擁有低功耗特性，非常適合電池供電設(shè)備采用。這款氣壓傳感器采用壓阻式技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度，同時(shí)，它提供了良好的線性度、長期穩(wěn)定性和高EMC魯棒性。
氣壓傳感器也可以集成到包含多種參數(shù)測量的集成傳感器中。例如，博世BME680在單個(gè)封裝中同時(shí)提供了氣體、氣壓、濕度和溫度測量。
又例如，早前歐姆龍獨(dú)立型感知絕對(duì)壓力傳感器就開始應(yīng)用于活動(dòng)量記錄儀中。計(jì)步器產(chǎn)品在加入了氣壓傳感器后，可以監(jiān)測到用戶是否處在如爬樓梯、登山這樣的上升或下降的行為。眾所周知，行走每上升100m，相當(dāng)于多行進(jìn)了1km，計(jì)步器中氣壓感應(yīng)功能的加入可讓設(shè)備對(duì)用戶的熱量消耗的計(jì)算更加精準(zhǔn)。
ROHM也開發(fā)了面向智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備和活動(dòng)追蹤器等領(lǐng)域的、可檢測氣壓信息、用于高度和高低差檢測的氣壓傳感器BM1383GLV。該產(chǎn)品搭載了高精度的檢測用MEMS和低功耗高精度A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)±20cm的檢測精度（相對(duì)氣壓精度±0.024hPa）。它還采用了獨(dú)創(chuàng)的校正算法，在IC內(nèi)部進(jìn)行溫度校正，實(shí)現(xiàn)了低溫下的高精度氣壓檢測。同時(shí)，這使得外部微控制器無需搭載溫度校正功能，因此有助于減輕設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了傳感模塊和運(yùn)算模塊的小型化。
氣壓傳感器普遍具有易受環(huán)境溫度影響，導(dǎo)致氣壓數(shù)據(jù)漂移的問題。因此，村田新型氣壓傳感器提供了高精度、低功耗、高溫度穩(wěn)定性。結(jié)合靜電容量型MEMS技術(shù)，它大大改善了新型氣壓傳感器對(duì)溫度漂移的性能，使其幾乎完全可以不受到影響的情況下取得正確的數(shù)據(jù)。另一方面，該新型傳感器降低了噪聲水平（0.5Parms），因此可充分實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)據(jù)檢測。
此外，英飛凌DSP310氣壓傳感器，目標(biāo)放在智能手機(jī)室內(nèi)導(dǎo)航、店面方向/方位并推播商品快訊或是特價(jià)信息。也可以測量室內(nèi)壓力變化, 例如門窗是否有關(guān)好或是反向需要空氣流通或是有人員進(jìn)出。另外也可感應(yīng)氣溫變化，連接天氣預(yù)報(bào)提醒使用者氣溫變化。
據(jù)稱，DSP310氣壓傳感器使用電容式傳感器原理, 相比傳統(tǒng)壓阻式傳感器，在溫度變化時(shí)可提供更高的精度——到±0.006hPa的壓力變化，即可檢測出±5cm的壓力變化。DSP310可在-40度到85度的環(huán)境溫度、300hPa到1200hPa的環(huán)境壓力下做準(zhǔn)確的壓力檢測。另外，其包含的FIFO（先進(jìn)先出）功能可降低系統(tǒng)所需的電流，即延長系統(tǒng)的工作時(shí)間。
總結(jié)
氣壓傳感器在智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備中正在慢慢普及。它既可以用于天氣app，也可以提供高度數(shù)據(jù)來改進(jìn)室內(nèi)導(dǎo)航、健身跟蹤以及其他許多應(yīng)用。隨著市場上推出分立和集成式氣壓傳感器，它們?cè)谙M(fèi)產(chǎn)品中的應(yīng)用將會(huì)越來越多。
推薦閱讀：
