【導讀】日前在高交會上，村田制作所的“村田頑童尋找村田婉童”的舞臺秀吸引了許多工程師朋友的圍觀。其中的一大特點是，主持人佩戴的集成了村田可穿戴元器件設計解決方案的概念手環(huán)，能夠檢測到主持人的心率、位移、體溫等一系列生命體征。本文就詳細分享村田著眼于小型化和柔性設計的一些先進技術。
日前在高交會上，村田制作所（Murata）的“村田頑童尋找村田婉童”的舞臺秀吸引了許多工程師朋友的圍觀。其中的一大特點是，主持人佩戴的集成了村田可穿戴元器件設計解決方案的概念手環(huán)，能夠檢測到主持人的心率、位移（高度）、體溫等一系列生命體征。此外，村田這屆高交會的主題是“致生活 ‘智’未來”，會場布置了可穿戴/智能醫(yī)療、物聯(lián)網、移動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，這款可穿戴設備參考設計集成了村田的傳感器、藍牙以及電源管理模塊。傳感器有檢測皮膚溫度的柔性傳感器、檢測心率的光傳感器，以及檢測高度的氣壓計。這些數據采集后，可以通過村田的低功耗藍牙模塊發(fā)送到電腦或是手機上顯示。此外，它還具有高效率的電源轉換模塊、小尺寸的電容和電感。
圖2：村田可穿戴設備整體解決方案（Murata概念手環(huán)）。
這些傳感器的功耗都非常低，對MCU的要求也就非常低，能夠適配市場上各種主流的MCU芯片。這款智能手環(huán)Demo采用小型的2032紐扣電池設計，在所有功能全開的情況下，續(xù)航時間可達3到4天。其中的電源管理模塊在非常小的體積內集成了芯片、電容、電感以及其他器件。
與醫(yī)療和智能家居相關的產品有適用于心臟檢測器的MEMS加速度傳感器與無線通信結合的模塊。村田工程師介紹說，這是專業(yè)級、醫(yī)院用的產品，比如可通過加速度傳感器，用非接觸的方法測量心率。
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另一款產品是小型風扇，通過壓電效應產生風量，從小孔出來。通過這種方法，可以使風扇變得非常薄、非常小，并且不需要電機驅動，因此能夠為客戶節(jié)省部件，從而降低成本。另外一個優(yōu)勢是有非常低的噪聲。這款產品可以應用于數碼相機的鏡頭除霧，以及酒精測試儀、實驗室設備和美容設備，都可以利用它驅動空氣的特性。
在介紹NFC相關的天線和模塊時，村田工程師表示：“蘋果現在也在設計中加入了NFC功能，而NFC中很重要的一個部分是天線設計，所以我們在這里面的創(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。HTC就用了這款天線，它很重要的一點是可以透過金屬。”
村田展臺另一款主推的技術是壓電薄膜制動器技術。壓電薄膜制動器是由振動板和壓電薄膜組成，通過特殊工藝制造。這個產品的好處是，制動器做在鍵盤的最底層，它可以提供觸覺反饋。
圖3：村田壓電薄膜制動器技術演示。
“現在壓電薄膜技術很常見，但是把壓電薄膜和振動板融合在一起的只有村田一家。壓電薄膜收縮時，振動板會向上振動；壓電薄膜伸張時，振動板會向下振動。村田利用這個振動原理，制成的這個超薄的薄膜鍵盤僅有2mm，未來可以做到1.5mm。這個薄膜鍵盤可以提供觸覺反饋（可以做到觸摸屏中，而且是超薄的），而硅膠鍵盤觸感很差，沒有反饋，用戶按鍵時不知道按了沒有（有振動也是外加的）。
“這個振動板，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計中（三星正在開發(fā)柔性屏）。用戶在觸摸手機時，更傾向于有一定振動反饋。（把這個技術用來做鍵盤，也可以做成可彎曲的。）把它用在柔性屏中，現在手機里的振動是用振動馬達做成的，然而振動馬達不能彎曲，但是這個技術可以。也就是說，當把手機做成可彎曲的時候，利用這個技術同樣可以提供振動反饋。又比如說，某個客戶要做醫(yī)療設備，實現局部按摩，也可以用它。并且，相對于普通鍵盤，它的功耗很低，開發(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競爭對象。如果和筆記本鍵盤（競爭對象）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介紹道。
村田的智能照明產品是以ZigBee協(xié)議來開發(fā)的。智能照明可以對LED亮度、顏色和色溫進行調節(jié)。除了智能照明外，其智能家居方案中還有通過手機、平板、遙控器等，對窗簾、門鈴、空調等設備的控制。
此外，村田展示了世界最小的RFID標簽，可以用于防偽、計數以及PCB板生產流程的追蹤。這款標簽是超高頻（860~925MHz）的標簽，它和PCB結合可以傳輸1至5米。另外村田還有13.56MHz的高頻標簽，在其中加入了天線。“市面上流行的是二維碼和紙張RFID標簽，而村田的標簽是幾乎看不見的、可以表貼的標簽。該標簽還有一定存儲空間，相對于二維碼，其讀寫范圍更遠，且可以封裝在塑料設備之內，不會由于油污染、人為損壞等而造成不能讀寫。另外還有加了I2C接口的標簽，它可以和MCU通信，讀取MCU信息并對MCU進行控制。”村田工程師表示。
