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智能手機檢測VOC氣體 Cambridge CMOS Sensors

來源:東莞國弘環(huán)保作者:譚工發(fā)表時間:2015-11-17

提起voc大家一定不陌生,在噴漆、絲印移印等生產(chǎn)工序中,我們都能親密接觸到VOC氣體,VOC是揮發(fā)性有機化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫。近年來,各地環(huán)保部門已經(jīng)加強了VOC排放總量控制以及排放治理,根據(jù)十三五規(guī)劃的媒體報道,十三五期間VOC氣體治理仍是重點。那么對于普通民眾來說,為了防止voc對身體健康產(chǎn)生危害,應該如何輕松快捷地檢測出所處環(huán)境的voc含量呢? 最近網(wǎng)上有傳Cambridge CMOS Sensors (簡寫:CCS)的氣體傳感器用于智能手機的新聞。前幾天,CCS公司產(chǎn)品營銷總監(jiān)Paul Wilson也要臨深圳,對公司的新一代氣體傳感器CC811數(shù)字氣體傳感器,做了一次專門的媒體發(fā)布會。
智能手機需要新技術,尤其要靠新的傳感器給智能手機帶來新的賣點。如果智能手機能夠檢測出VOC氣體(注:VOC是揮發(fā)性有機化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫),確實會讓手機廠商們以此作為一個賣點。但氣體傳感器能夠為手機增加什么樣的功能,可以幫助手機用戶檢測室內(nèi)的甲醛、苯、煤氣、CO或是酒精的濃度嗎?
首先我們來看看CCS的氣體傳感的技術和產(chǎn)品。CCS公司產(chǎn)品營銷總監(jiān)Paul Wilson介紹,CCS成立于2008年,是一家IC設計公司,其總部位于英國劍橋。核心技術是MEMS CMOS Micro-hotplates(中文為微加熱盤)的技術應用。與其它氣體傳感器不同的是,CCS公司的微加熱盤采用了金屬鎢作為熱傳導反應載體,可以20微秒內(nèi)完成 加熱過程,而傳統(tǒng)的氣體檢測加熱盤,則需要5至10分鐘。因此在化學反應過程中,氣體的檢測只需要花耗6微瓦的功耗,在現(xiàn)有的三種檢測模式中最為省電。另外CCS的CMOS氣體傳感器的另一個優(yōu)點是,在不接觸水的情況下,與空氣接觸的檢測行為,幾乎不會有任何的功能衰減。“我們做了700多萬次的測試,幾乎沒有衰減。它的有效使用時間可長達五年。” Paul Wilson表示。

通過這個專利技術,CCS公司發(fā)布了第一代的氣體傳感器是CC801。在一些手機配件、可穿戴設備以及消費電子上,出貨量達到了15萬片。但CCS801作為一個傳感器,它需要與MCU和其它外圍元件一起,設計成一個模組,才能與處理器一起做成產(chǎn)品。“CC801與不同的MCU搭配,每個工程師都要重新調(diào)試設置參數(shù),我們的支持人員和客戶工程師都感到很辛苦。因此推出了這款內(nèi)置Silab的8051核的MCU,ADC和以及I2C數(shù)字接口,所有這些功能都集成到一個尺寸為2.7mmx4.0mm的LGA封裝中,適應于低功耗與小尺寸的應用,例如在智能手機和可穿戴設備上,” Paul Wilson說。
CCS811可以有三種主動檢測模式:1秒一次,10秒一次以及60秒一次,主動測試時的功耗低于每分鐘1.2mW。另外還可設置為idle空閑模式,功耗低于6uW,它在不開啟使用時幾乎不會損害手機的待機時間。
它用在手機時,可以做到哪些檢測呢?
CCS公司產(chǎn)品營銷總監(jiān)Paul Wilson表示,CCS811可以用于檢測酒精和危險氣體,例如CO和各種VOC。如果是將手機開啟氣體檢測模式,它可以檢測到家里的CO(煤氣)濃度,或是檢測VOC的濃度,并通過手機的APP,發(fā)出警報。下面是一家深圳的手機公司根據(jù)CCS801做出的手機樣機。里面的APP顯示出檢測的eCO2的濃度數(shù)據(jù)。eCO2是等效二氧化碳的等級或是總TVOC的指標,數(shù)據(jù)精確到了PPM級。
因此,如果是采用了CCS811的手機,在室內(nèi)開啟檢測模式時,是可以迅速檢測到室內(nèi)的煤氣的濃度是否超標,這算是一個很有用的功能。
但Paul也指出,CCS811或是CCS801都不能用于直接檢查室內(nèi)裝修材料釋放的甲醛或是苯的濃度。雖然通過第三方在歐洲很多國家地區(qū)作過檢測,室內(nèi)的eCO2數(shù)據(jù)與甲醛或是苯與有一個大概的換算關系,但依然不能作為檢測結果使用。因此,他認為采用CCS811的手機或可穿戴設備或是智能家居、物聯(lián)網(wǎng)的新產(chǎn)品,最好是采用區(qū)域數(shù)據(jù)劃分警示等級,而不宜直接向消費者給出數(shù)值作為檢測參考結果。
另外,由于PM 2.5是屬于微小顆粒物質(zhì),CCS801或CCS811,均不能檢測PM 2.5的數(shù)據(jù)。
CCS811的采購成本是一萬片起批量采購的價格單片5.82美金?,F(xiàn)在CCS公司提供樣片和開發(fā)評估工具,明年1月量產(chǎn)。該芯片的晶圓代工TSMC,封裝在日月光。
最后的結論
CCS811是一顆低功耗小尺寸功能強大的氣體傳感器,它比前一代的產(chǎn)品CCS801更適合用于手機,以及可穿戴設備、智能家居和物聯(lián)網(wǎng)設備上。當然,成本也不會低。