【導(dǎo)讀】日前在高交會(huì)上，村田制作所的“村田頑童尋找村田婉童”的舞臺(tái)秀吸引了許多工程師朋友的圍觀。其中的一大特點(diǎn)是，主持人佩戴的集成了村田可穿戴元器件設(shè)計(jì)解決方案的概念手環(huán)，能夠檢測(cè)到主持人的心率、位移、體溫等一系列生命體征。本文就詳細(xì)分享村田著眼于小型化和柔性設(shè)計(jì)的一些先進(jìn)技術(shù)。
日前在高交會(huì)上，村田制作所（Murata）的“村田頑童尋找村田婉童”的舞臺(tái)秀吸引了許多工程師朋友的圍觀。其中的一大特點(diǎn)是，主持人佩戴的集成了村田可穿戴元器件設(shè)計(jì)解決方案的概念手環(huán)，能夠檢測(cè)到主持人的心率、位移（高度）、體溫等一系列生命體征。此外，村田這屆高交會(huì)的主題是“致生活 ‘智’未來(lái)”，會(huì)場(chǎng)布置了可穿戴/智能醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)與通信和電容四大專區(qū)。
圖1：村田頑童和村田婉童表演秀。
村田的工程師向筆者介紹道，這款可穿戴設(shè)備參考設(shè)計(jì)集成了村田的傳感器、藍(lán)牙以及電源管理模塊。傳感器有檢測(cè)皮膚溫度的柔性傳感器、檢測(cè)心率的光傳感器，以及檢測(cè)高度的氣壓計(jì)。這些數(shù)據(jù)采集后，可以通過(guò)村田的低功耗藍(lán)牙模塊發(fā)送到電腦或是手機(jī)上顯示。此外，它還具有高效率的電源轉(zhuǎn)換模塊、小尺寸的電容和電感。
圖2：村田可穿戴設(shè)備整體解決方案（Murata概念手環(huán)）。
這些傳感器的功耗都非常低，對(duì)MCU的要求也就非常低，能夠適配市場(chǎng)上各種主流的MCU芯片。這款智能手環(huán)Demo采用小型的2032紐扣電池設(shè)計(jì)，在所有功能全開(kāi)的情況下，續(xù)航時(shí)間可達(dá)3到4天。其中的電源管理模塊在非常小的體積內(nèi)集成了芯片、電容、電感以及其他器件。
與醫(yī)療和智能家居相關(guān)的產(chǎn)品有適用于心臟檢測(cè)器的MEMS加速度傳感器與無(wú)線通信結(jié)合的模塊。村田工程師介紹說(shuō)，這是專業(yè)級(jí)、醫(yī)院用的產(chǎn)品，比如可通過(guò)加速度傳感器，用非接觸的方法測(cè)量心率。
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另一款產(chǎn)品是小型風(fēng)扇，通過(guò)壓電效應(yīng)產(chǎn)生風(fēng)量，從小孔出來(lái)。通過(guò)這種方法，可以使風(fēng)扇變得非常薄、非常小，并且不需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此能夠?yàn)榭蛻艄?jié)省部件，從而降低成本。另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是有非常低的噪聲。這款產(chǎn)品可以應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)的鏡頭除霧，以及酒精測(cè)試儀、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和美容設(shè)備，都可以利用它驅(qū)動(dòng)空氣的特性。
在介紹NFC相關(guān)的天線和模塊時(shí)，村田工程師表示：“蘋果現(xiàn)在也在設(shè)計(jì)中加入了NFC功能，而NFC中很重要的一個(gè)部分是天線設(shè)計(jì)，所以我們?cè)谶@里面的創(chuàng)新就是這種小型的NFC天線。它完全突破了原先一圈一圈那種表貼天線的特性，把它集成在這么小的器件上。這其中使用的是堆疊技術(shù)。HTC就用了這款天線，它很重要的一點(diǎn)是可以透過(guò)金屬。”
村田展臺(tái)另一款主推的技術(shù)是壓電薄膜制動(dòng)器技術(shù)。壓電薄膜制動(dòng)器是由振動(dòng)板和壓電薄膜組成，通過(guò)特殊工藝制造。這個(gè)產(chǎn)品的好處是，制動(dòng)器做在鍵盤的最底層，它可以提供觸覺(jué)反饋。
圖3：村田壓電薄膜制動(dòng)器技術(shù)演示。
“現(xiàn)在壓電薄膜技術(shù)很常見(jiàn)，但是把壓電薄膜和振動(dòng)板融合在一起的只有村田一家。壓電薄膜收縮時(shí)，振動(dòng)板會(huì)向上振動(dòng)；壓電薄膜伸張時(shí)，振動(dòng)板會(huì)向下振動(dòng)。村田利用這個(gè)振動(dòng)原理，制成的這個(gè)超薄的薄膜鍵盤僅有2mm，未來(lái)可以做到1.5mm。這個(gè)薄膜鍵盤可以提供觸覺(jué)反饋（可以做到觸摸屏中，而且是超薄的），而硅膠鍵盤觸感很差，沒(méi)有反饋，用戶按鍵時(shí)不知道按了沒(méi)有（有振動(dòng)也是外加的）。
“這個(gè)振動(dòng)板，村田日本的工程師正在改良材料，把它做成可彎曲的，從而可以用于柔性屏設(shè)計(jì)中（三星正在開(kāi)發(fā)柔性屏）。用戶在觸摸手機(jī)時(shí)，更傾向于有一定振動(dòng)反饋。（把這個(gè)技術(shù)用來(lái)做鍵盤，也可以做成可彎曲的。）把它用在柔性屏中，現(xiàn)在手機(jī)里的振動(dòng)是用振動(dòng)馬達(dá)做成的，然而振動(dòng)馬達(dá)不能彎曲，但是這個(gè)技術(shù)可以。也就是說(shuō)，當(dāng)把手機(jī)做成可彎曲的時(shí)候，利用這個(gè)技術(shù)同樣可以提供振動(dòng)反饋。又比如說(shuō)，某個(gè)客戶要做醫(yī)療設(shè)備，實(shí)現(xiàn)局部按摩，也可以用它。并且，相對(duì)于普通鍵盤，它的功耗很低，開(kāi)發(fā)普通鍵盤也可以。但是它的成本比普通鍵盤要貴，因而普通鍵盤不是薄膜鍵盤的目標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象。如果和筆記本鍵盤（競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象）相比，可能貴不了太多，但可以做到超薄和可彎曲。”村田工程師向筆者詳細(xì)介紹道。
村田的智能照明產(chǎn)品是以ZigBee協(xié)議來(lái)開(kāi)發(fā)的。智能照明可以對(duì)LED亮度、顏色和色溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。除了智能照明外，其智能家居方案中還有通過(guò)手機(jī)、平板、遙控器等，對(duì)窗簾、門鈴、空調(diào)等設(shè)備的控制。
此外，村田展示了世界最小的RFID標(biāo)簽，可以用于防偽、計(jì)數(shù)以及PCB板生產(chǎn)流程的追蹤。這款標(biāo)簽是超高頻（860~925MHz）的標(biāo)簽，它和PCB結(jié)合可以傳輸1至5米。另外村田還有13.56MHz的高頻標(biāo)簽，在其中加入了天線。“市面上流行的是二維碼和紙張RFID標(biāo)簽，而村田的標(biāo)簽是幾乎看不見(jiàn)的、可以表貼的標(biāo)簽。該標(biāo)簽還有一定存儲(chǔ)空間，相對(duì)于二維碼，其讀寫范圍更遠(yuǎn)，且可以封裝在塑料設(shè)備之內(nèi)，不會(huì)由于油污染、人為損壞等而造成不能讀寫。另外還有加了I2C接口的標(biāo)簽，它可以和MCU通信，讀取MCU信息并對(duì)MCU進(jìn)行控制。”村田工程師表示。
