芝芯方案｜传感器如何架起物联网的彩虹桥

 

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 智慧新体系的格局

科技的高速发展带动了一系列的产业链的升级，将人类生活和社会生产引进了以“智慧”为主导的物联网新领域，为生活带来了巨大的便捷性。那么如何以传感器为基石来构建通用的物联网设施呢？或许东芝能够帮你消除疑惑。

 

 

 

 

 

通用性物联网设备端的体系结构

在日常生活生产中，最常见的莫过于智能家居套件了，或许大家对它的内部构造认识基本上都来源于视频拆解，但如果需要深入了解整个套件的框架设计，就需要对下图进行深刻探究。

 

图1. IoT传感器总体框图

 

可以看出通用性物联网传感器套件的设计逃不过四大板块：供电系统、控制器、无线通信设备、传感器。彼此通过规则连接，构成了一个整体的物联网布局。

 

 

 

 

 

各大板块设计构造分析

供电系统：连接的市电通过整流、稳压器件转换成稳定的直流电源输出到控制器端。电源是整个设备端的灵魂，一个稳定可靠的电源需要用到很多的MOSFET、SiC二极管、栅极驱动IC、光耦隔离器、LDO来组成。在器件选型上东芝半导体提供众多选择，例如MOSFET可以采用TK18A50D／TK12P50W，其具备低导通电阻、低漏电流特性，可有效降低功耗。SiC二极管可以选择TRS4A65F／TRS4E65F，其具备高浪涌电流电阻、低漏电流、低正向电压特性，保护后续电路不会受到浪涌电压的影响而造成击穿损坏。栅极电路驱动IC可以选择HN4B101J／HN4B102J，其具备高速开关、高直流电流增益、低集电极-发射极饱电压特性，保证工作状态的稳定性。光耦隔离器可以选择TLP2309／TLP2719，其具备模拟输出、低延时高速传输、同时TLP2309还具备15 kv/us的共模瞬态抗扰特性，电气隔离进一步保障电路系统的安全。低压差线性稳压器LDO可以根据设计需求来进行选择。

图2. 东芝部分LDO电气属性图

 

控制器：一般来说搭载传感器所需的控制器需要具有稳定传输数字信号的硬件IC所依赖的微控制器。这里东芝半导体推荐了TXZ+家族的M360系列以及TXZ家族的M4N系列。M360系列是基于ARM Cortex M3核构建，具备512 K的Flash，输出频率高达80 MHz，TXZ+系列是基于ARM Cortex M4核构建，具备512 K-2 MB的超大Flash可供选择，输出频率高达200 MHz，支持USB、CAN、UART、FUART、SPI、I²C等总线通信接口。同时MCU还外接LED指示灯用来显示设备端运行状态，对此东芝提供了具备高集电极电压、电流特性LED驱动IC—2SA1313。

 

物联网通信设备：家庭联网设备大多数都是基于2.4 GHz／5 GHz的WiFi模组，工业上惯用5G模组来传输数据。

 

传感器：这个器件是物联网的灵魂，常见传感器包括气体传感器、温度传感器、湿度传感器、环境光传感器，它的灵敏度以及稳定性将会决定整个物联网系统是否出现数据偏差的基准。所以在和MCU通信接口连接的时候通常会加入一个运算放大器，用来保证数据的精准性，东芝提供的运放TC75S102F／TC75S67TU具有低压动作、低功耗、低噪声特性，保证数据的有效交互。

 

 

东芝半导体拥有全球先进的研发实验室，提供市场丰富的高性能且稳定性好的元器件产品线，帮助客户高效地实现产品设计和落地。

 

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