Murata村田低功耗可數(shù)字輸出的SMD小型熱電型紅外線傳感器

來源：金洛鑫瀏覽：- 發(fā)布日期：2025-09-18 14:23:06【大中小】

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Murata村田低功耗可數(shù)字輸出的SMD小型熱電型紅外線傳感器
在智能家居,工業(yè)自動化晶振,醫(yī)療健康及安防監(jiān)控等領(lǐng)域,對"非接觸式檢測""低功耗運(yùn)行""小型化集成"的需求日益迫切.作為全球電子元器件創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者,株式會社村田制作所(以下簡稱"村田")憑借在熱電材料研發(fā),微型封裝工藝及低功耗電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的數(shù)十年技術(shù)沉淀,正式推出一款低功耗可數(shù)字輸出的SMD(表面貼裝器件)小型熱電型紅外線傳感器.該傳感器突破傳統(tǒng)熱電型紅外傳感器"功耗高,輸出信號模擬化,封裝體積大"的局限,以"超小尺寸+超低功耗+數(shù)字直出"的核心優(yōu)勢,為各類便攜式,嵌入式電子設(shè)備提供了高精度的紅外線檢測解決方案,有望推動非接觸式傳感技術(shù)在更多細(xì)分場景的規(guī)模化應(yīng)用.當(dāng)前,全球智能傳感市場正以年均18%的增速擴(kuò)張,據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示,2025年全球智能傳感設(shè)備出貨量將突破80億臺.其中,紅外線傳感器作為非接觸式檢測的核心器件,廣泛應(yīng)用于人體存在檢測,溫度監(jiān)測,火焰識別等場景.然而,傳統(tǒng)熱電型紅外線傳感器存在明顯短板多數(shù)采用插件式封裝,體積較大(通常尺寸超過10mm×8mm×5mm),難以適配小型化設(shè)備;輸出信號為模擬量,需外部搭載信號調(diào)理電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換,增加了設(shè)備設(shè)計(jì)復(fù)雜度與成本;且工作功耗較高(通常在幾十微安以上),無法滿足便攜式設(shè)備"長續(xù)航"的需求.村田此次推出的SMD小型熱電型紅外線工業(yè)傳感器晶振,正是針對這些行業(yè)痛點(diǎn),通過技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了性能與實(shí)用性的雙重突破,為市場提供了更具競爭力的傳感選擇.核心技術(shù)熱電效應(yīng)與SMD封裝的完美融合這款傳感器的核心檢測原理基于"熱電效應(yīng)",采用村田自主研發(fā)的高靈敏度熱電材料(主要成分為鉭酸鋰與鈦酸鉛復(fù)合陶瓷),當(dāng)紅外線照射到熱電材料表面時,材料溫度發(fā)生微小變化(僅0.01℃即可觸發(fā)響應(yīng)),進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的電荷變化;傳感器內(nèi)部的信號采集電路會將這種電荷變化轉(zhuǎn)換為電信號,并通過內(nèi)置的ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)直接輸出數(shù)字信號,無需外部電路進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換.

與傳統(tǒng)傳感器相比,村田在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了兩大關(guān)鍵突破一是熱電材料性能優(yōu)化通過調(diào)整陶瓷材料的成分比例與燒結(jié)工藝,將材料的熱電系數(shù)提升至400μV/K以上,比行業(yè)平均水平高出25%,這意味著傳感器對微小溫度變化的感知更靈敏,例如,在人體存在檢測場景中,即使人體與傳感器距離達(dá)到5米,傳感器也能精準(zhǔn)捕捉人體輻射的紅外線(波長8-14μm的遠(yuǎn)紅外線),實(shí)現(xiàn)無漏判,無誤判的檢測效果.二是SMD封裝工藝創(chuàng)新采用村田晶振專有的微型化封裝技術(shù),傳感器整體尺寸僅為3.2mm×2.5mm×1.0mm(Typ.),相較于傳統(tǒng)插件式熱電型紅外線傳感器,體積減小了70%,重量僅為0.015g,可直接采用SMT(表面貼裝技術(shù))工藝焊接到PCB板上,大幅提升了生產(chǎn)效率,同時為設(shè)備設(shè)計(jì)節(jié)省了寶貴的空間,尤其適合智能手表,小型安防攝像頭,便攜式健康監(jiān)測設(shè)備等對尺寸敏感的產(chǎn)品.
超低功耗設(shè)計(jì)滿足便攜式設(shè)備"長續(xù)航"需求
對于便攜式電子設(shè)備而言,功耗是影響用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵因素.村田這款紅外線傳感器在功耗控制上表現(xiàn)卓越,通過優(yōu)化內(nèi)部電路設(shè)計(jì)與工作模式,實(shí)現(xiàn)了超低功耗運(yùn)行靜態(tài)功耗低至0.5μA在待機(jī)狀態(tài)下,傳感器僅維持核心檢測單元的微弱供電,靜態(tài)電流控制在0.5μA以內(nèi),遠(yuǎn)低于行業(yè)同類產(chǎn)品(通常在5μA-10μA),即使搭載在依賴紐扣電池供電的小型設(shè)備(如智能門禁感應(yīng)器)中,也能大幅延長電池使用壽命,按一顆CR2032紐扣電池(容量220mAh)計(jì)算,僅傳感器功耗可支持設(shè)備連續(xù)工作超過5年.動態(tài)功耗智能調(diào)節(jié)傳感器支持兩種工作模式切換,"高速檢測模式"與"低功耗檢測模式".在需要快速響應(yīng)的場景(如安防監(jiān)控中的移動檢測),可切換至高速模式,工作電流約為5μA,響應(yīng)時間≤100ms;在對響應(yīng)速度要求不高的場景(如智能家居中的人體存在感應(yīng)),可切換至低功耗模式,工作電流降至1μA,響應(yīng)時間≤300ms,用戶可根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整,在"響應(yīng)速度"與"功耗"之間找到最佳平衡.此外,傳感器還具備"自動休眠喚醒"功能,可通過外部引腳設(shè)置休眠周期(如1秒/次,5秒/次),在休眠期間功耗降至0.1μA以下,進(jìn)一步降低整體能耗,完美適配各類便攜式,低功耗電子設(shè)備的需求.
數(shù)字直出與抗干擾簡化設(shè)計(jì),提升穩(wěn)定性
傳統(tǒng)熱電型紅外線傳感器輸出的是模擬信號,需外部搭載放大器,濾波器,ADC等電路進(jìn)行信號處理,不僅增加了設(shè)備的設(shè)計(jì)復(fù)雜度與成本,還容易受到外部電磁干擾導(dǎo)致信號失真.村田這款傳感器內(nèi)置了高精度ADC模塊與數(shù)字信號處理單元,可直接輸出I2C或SPI數(shù)字信號,無需外部電路轉(zhuǎn)換,大幅簡化了客戶的設(shè)計(jì)流程,以智能家居的人體感應(yīng)燈為例,工程師僅需將傳感器的數(shù)字輸出引腳與MCU(微控制器)連接,即可直接讀取檢測數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)周期可縮短30%以上.
為提升抗干擾能力,傳感器還采用了多重防護(hù)設(shè)計(jì)電磁屏蔽封裝內(nèi)部增加了金屬屏蔽層,可有效抵御外部電磁輻射(如手機(jī)應(yīng)用晶振,Wi-Fi設(shè)備產(chǎn)生的干擾),在30MHz-1GHz頻段的電磁輻射環(huán)境下,檢測誤差仍控制在±5%以內(nèi),遠(yuǎn)低于行業(yè)±10%的標(biāo)準(zhǔn);光學(xué)濾波傳感器窗口采用專用紅外濾波玻璃,僅允許8-14μm波長的遠(yuǎn)紅外線通過,可過濾掉陽光,燈光中的可見光與近紅外線干擾,避免因環(huán)境光變化導(dǎo)致的誤檢測,例如,在強(qiáng)光照射的室內(nèi)環(huán)境中,傳感器依然能精準(zhǔn)識別人體輻射的紅外線,誤觸發(fā)率低于0.1次/天;溫度補(bǔ)償內(nèi)置高精度溫度傳感器,實(shí)時監(jiān)測環(huán)境溫度變化,并通過內(nèi)置算法對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償,在-20℃至+60℃的工作溫度范圍內(nèi),檢測靈敏度的漂移量控制在±3%以內(nèi),確保在不同溫度環(huán)境下的檢測穩(wěn)定性.

寬工作溫度與高可靠性適配多場景應(yīng)用
考慮到傳感器可能應(yīng)用于戶外,工業(yè)車間等惡劣環(huán)境,村田在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就對可靠性進(jìn)行了嚴(yán)格把控寬工作溫度范圍傳感器支持-40℃至+85℃的寬溫工作,可適應(yīng)極寒的戶外環(huán)境(如北方冬季的室外安防設(shè)備)與高溫的工業(yè)場景(如工廠車間的設(shè)備溫度監(jiān)測),在極端溫度下仍能穩(wěn)定工作;機(jī)械可靠性測試通過了汽車電子級別的機(jī)械測試,包括振動測試在10Hz-2000Hz頻率范圍內(nèi),承受10g加速度的振動沖擊,持續(xù)測試24小時,性能無明顯變化;沖擊測試承受50g加速度的半正弦沖擊(持續(xù)時間1ms),傳感器外殼無破損,內(nèi)部結(jié)構(gòu)無損壞;環(huán)境可靠性測試通過IP65防水防塵測試,可在潮濕,多粉塵的環(huán)境中使用(如浴室的人體感應(yīng)換氣扇);鹽霧測試中,在5%氯化鈉溶液中浸泡1000小時,無腐蝕現(xiàn)象,確保在沿海高鹽霧地區(qū)的長期穩(wěn)定運(yùn)行.
豐富的應(yīng)用場景從"智能家居"到"工業(yè)醫(yī)療應(yīng)用晶振"憑借"小尺寸,低功耗,數(shù)字輸出,高可靠性"的綜合優(yōu)勢,這款熱電型紅外線傳感器的應(yīng)用場景極為廣泛,可覆蓋消費(fèi)電子,工業(yè)自動化,醫(yī)療健康,安防監(jiān)控等多個領(lǐng)域
智能家居領(lǐng)域人體感應(yīng)設(shè)備如人體感應(yīng)燈,感應(yīng)開關(guān),智能門鎖等,傳感器可精準(zhǔn)檢測人體存在,實(shí)現(xiàn)"人來即開,人走即關(guān)"的智能控制,既節(jié)能又便捷;環(huán)境監(jiān)測集成到智能空調(diào),空氣凈化器中,通過檢測人體的位置與活動狀態(tài),自動調(diào)整風(fēng)速與運(yùn)行模式,例如,當(dāng)檢測到室內(nèi)無人時,空調(diào)自動切換至節(jié)能模式,降低能耗.工業(yè)自動化領(lǐng)域設(shè)備溫度監(jiān)測安裝在電機(jī),變頻器等工業(yè)設(shè)備上,實(shí)時檢測設(shè)備表面的紅外線輻射,間接監(jiān)測設(shè)備溫度變化,當(dāng)溫度異常升高時及時發(fā)出預(yù)警,避免設(shè)備過熱損壞;人員安全防護(hù)在危險(xiǎn)的工業(yè)區(qū)域(如高壓設(shè)備附近)安裝傳感器,當(dāng)檢測到人員靠近時,觸發(fā)聲光報(bào)警,保障人員安全.醫(yī)療健康領(lǐng)域非接觸式體溫監(jiān)測集成到智能手環(huán),便攜式體溫儀中,通過檢測人體額頭輻射的紅外線,實(shí)現(xiàn)非接觸式體溫測量,測量誤差≤±0.3℃,適合兒童,老人等敏感人群使用;睡眠監(jiān)測嵌入到智能床墊或睡眠監(jiān)測儀中,通過檢測人體的呼吸,翻身等活動產(chǎn)生的紅外線變化,分析睡眠質(zhì)量,無需接觸人體即可實(shí)現(xiàn)無感監(jiān)測.安防監(jiān)控領(lǐng)域入侵檢測安裝在戶外安防攝像頭,紅外對射報(bào)警器中,當(dāng)檢測到非法入侵人員的紅外線時,觸發(fā)攝像頭錄像與報(bào)警系統(tǒng);火焰識別集成到火災(zāi)報(bào)警器中,通過檢測火焰產(chǎn)生的特定波長紅外線(4.3μm附近),實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)預(yù)警,響應(yīng)時間≤500ms,比傳統(tǒng)煙霧報(bào)警器的預(yù)警速度更快.
Murata村田低功耗可數(shù)字輸出的SMD小型熱電型紅外線傳感器

XRCGB25M000F3M00R0	Murata村田晶振	XRCGB	MHz Crystal	25 MHz	±40ppm	±30ppm	6pF	150 Ohms
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XRCGB32M000F1H01R0	Murata村田晶振	-	MHz Crystal	32 MHz	±10ppm	±10ppm	8pF	60 Ohms
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XRCHA20M000F0A01R0	Murata村田晶振	XRCHA	MHz Crystal	20 MHz	±100ppm	±100ppm	8pF	80 Ohms
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XRCGB30M000F2P00R0	Murata村田晶振	XRCGB	MHz Crystal	30 MHz	±20ppm	±20ppm	6pF	100 Ohms
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XRCGB32M000F2P26R0	Murata村田晶振	-	MHz Crystal	32 MHz	±20ppm	±20ppm	5pF	70 Ohms
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XRCGB27M120F3G00R0	Murata村田晶振	-	MHz Crystal	27.12 MHz	±50ppm	±30ppm	6pF	150 Ohms
XRCGB16M000FXN22R0	Murata村田晶振	XRCGB	MHz Crystal	16 MHz	±40ppm	±40ppm	8pF	200 Ohms
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XRCGB24M000F1H01R0	Murata村田晶振	-	MHz Crystal	24 MHz	±10ppm	±10ppm	8pF	80 Ohms
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XRCGB24M000F1H70R0	Murata村田晶振	-	MHz Crystal	24 MHz	±20ppm	±10ppm	6pF	80 Ohms
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XRCGB27M120F3P00R0	Murata村田晶振	-	MHz Crystal	27.12 MHz	±20ppm	±30ppm	6pF	150 Ohms
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XRCPB26M000F2P00R0	Murata村田晶振	XRCPB	MHz Crystal	26 MHz	±20ppm	±20ppm	6pF	150 Ohms
XRCGB32M000F1H18R0	Murata村田晶振	XRCFD	MHz Crystal	32 MHz	±15ppm	±10ppm	9pF	40 Ohms