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新的半導體技術能夠讓設計企業和製造商在消費性電子產品內實現感測器應用範例，這在過去是不可能的，因為感測器尺寸過大。溫度感測器、濕度感測器、動作感測器、光感測器、環境感測器是日常生活中常見的感測器。有些電子系統裝有多個感測器，為實現一個任務，這些感測器須要協同工作，這又稱為感測器融合(Sensor Fusion)。智慧型手機是最常見的感測器融合實用案例，智慧型手機內有感測器和相關演算法，所以使用者才能用手勢玩視訊遊戲。

感測器提升智慧生活

感測器給人類生活帶來很多好處。在最簡單應用範例中，一個電路板上整合多個感測器，每個感測器獨立向主處理器傳送測量資料。在收到感測器資料後，使用者還可以做出相應的反應。按照對人類生活方式的影響分析，感測器和連接技術有很多應用範例。涉及感測器和連接技術的所有應用範例都屬於物聯網(IoT)範疇。物聯網可定義為由感測器晶片和連接技術構成的系統拓撲。在下面物聯網領域，感測器發揮著關鍵作用：
．智慧建築/家庭
．智慧城市照明
．健身器材

智慧建築/家庭

隨著新技術問世，人們越來越關注如何提高建築/家庭的能效、安全和反應速度。這產業以及人類社會將會從物聯網發展中受益良多。

網際網路進一步繁榮和感測器的低功耗技術正在協助我們發展智慧建築/家庭(圖1)。支援藍牙/藍牙低功耗(Bluetooth/Bluetooth Low Energy, BT/BLE)、無線區域網路(Wi-Fi)、近距離無線通訊(NFC)和3G服務的智慧型手機是推動智慧建築/家庭等物聯網發展的要素(圖2)。在智慧家庭中，無線閘道是中心站，多個感測器節點(動作感測器、壓力感測器、光感測器、濕度感測器、麥克風)安放在不同位置，與閘道中心站通訊。因此，整個系統由無線閘道中心站和感測器節點兩個主模組組成。

圖1 智慧建築框架

圖2 監控智慧建築解決方案的Andriod應用軟體

．無線中心/閘道站
閘道站或中心站可理解為家庭數位用戶迴路(DSL)路由器，負責與感測器節點通訊，控制感測器節點。閘道板有兩個主要無線連接技術。

．感測器節點
在感測器板上有多個感測器，例如壓力感測器、濕度感測器、動作MEMS、光感測器和麥克風。感測器板讀取感測器的環境資料，並發送到閘道中心站。用戶可以用智慧型手機連接閘道站，查看感測器資料。使用者可以登錄網路應用軟體，查看感測器板發送的資料。

圖3軟體工具用以設定感測器節點，並將其與網路應用軟體整合在一起。該工具能夠讓使用者添加節點，在網路應用軟體中配置和註冊節點。在註冊完成後，使用者可以登錄網路應用軟體，查看節點的感測器資料，如圖4。

圖3 配置系統的軟體工具

圖4 監控感測器參數的網路應用軟體

智慧城市照明

智慧街道照明是感測器配合自動化和通訊技術協助社會節省能降耗的應用領域之一。該解決方案將現有的街道照明系統變成智慧街道照明系統，利用6LoWAPN技術給每支路燈分配一個獨一無二的網路位址，使它們能夠透過現有網路基礎設施通訊。

每個路燈上的感測器將發送自然光線強度回應訊號，從而靈活地控制路燈耗電量，摒棄按照時間設置路燈開關的做法，這讓用戶能夠單獨監控一支路燈或全城路燈，促進智慧城市概念的發展。

此外，智慧照明系統還能說明使用者監控系統錯誤，在發生盜電事件時即時報警。

圖5的網狀網路(Mesh)拓撲內，一支路燈可兼作集中器(Concentrator)，與其他路燈相連。集中器將透過網際網路發送資料，管理員可查看所有路燈的狀態，並執行相應的控制措施，如圖6。

圖5 智慧城市照明解決方案

圖6 監控智慧建築解決方案的網路應用軟體

健身器材

健身器材是感測器未來在提高人類生活中起重要作用的應用領域。感測器能夠讓醫療產品廠商開發可攜式醫療解決方案。這些可攜式醫療解決方案可連接智慧型手機，透過安全網路向醫生、醫院和醫療保險公司傳送健康狀態參數。計步器、數位式溫度計、HB計、脈衝─血氧儀、血壓(BP)計是與智慧型手機和應用通訊的應用範例。以意法半導體提供的生產級產品設計解決方案手環式計步器為例，該設計包括記錄身體動作的MEMS動作感測器和在微控制器上執行的步數演算法。

該設計還有近距離通訊晶片，使用者可透過NFC智慧型手機讀取資料。如圖7所示，手環式計步器的組件是感測器(MEMS)動作、NFC標籤和STM32微控制器。如圖8所示，Andriod應用軟體利用NFC技術讀取資料，並為使用者保存資料，將其轉換成圖表供使用者查看。

圖7 手環式計步器

圖8 手環式計步器Andriod應用軟體

總之，在生活的周圍隨處可見智慧電子系統，這些系統由各種感測器組成，讓生活變得簡便快捷。半導體技術有助於感測器和其他晶片微型化，智慧電子產品讓人們的生活方式更智慧。

(本文作者為意法半導體大中華與南亞區類比/MEMS及感測器事業群總監)