電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）近年來(lái)，機器人技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了制造業(yè)工廠(chǎng)的流程升級。自動(dòng)化工廠(chǎng)、數字化工廠(chǎng)、智能工廠(chǎng)、黑燈工廠(chǎng)等等概念一時(shí)間讓人無(wú)法分辨清楚這些新名稱(chēng)下的制造工廠(chǎng)到底有著(zhù)怎樣的面貌。其實(shí)暫且拋開(kāi)這些概念的含義，它們最終的目標都是提高工廠(chǎng)和車(chē)間的效率。如果無(wú)人化和自動(dòng)化沒(méi)辦法帶來(lái)更高的效率，那么一切升級都無(wú)從談起。

在這些升級轉型的場(chǎng)景中，絕大部分都需要使用自動(dòng)化設備。在智能工廠(chǎng)中，智能設備離不開(kāi)各種傳感器，傳感器可以對制造設備、系統、泵、電機以及其他設備進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和運行管理，同時(shí)還可以監管工廠(chǎng)內設施及員工動(dòng)向。這可以預防機器故障、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率。此外，還可以對收集的數據進(jìn)行整合和分析，以進(jìn)一步優(yōu)化工廠(chǎng)運營(yíng)。在制造業(yè)中實(shí)現這種類(lèi)型的數字化轉型，各種傳感器是關(guān)鍵，例如小型高精度壓力傳感器和可聯(lián)網(wǎng)變送器。

MEMS壓力傳感器不是一個(gè)陌生的話(huà)題了。工廠(chǎng)中有太多設備需要液體或者氣體來(lái)驅動(dòng)，要實(shí)現對設備的精準控制并節約能源，設備中配置壓力傳感器必不可少。通過(guò)使用傳感器精確監測和控制這些液體和氣體的壓力，可以減少不必要的能源消耗，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。這種傳感器市面上的產(chǎn)品層出不窮，本期會(huì )通過(guò)一些筆者覺(jué)得很有特色的系列產(chǎn)品來(lái)窺見(jiàn)這個(gè)已經(jīng)很成熟的市場(chǎng)在如何發(fā)展。

性能的極限拔高

作為綜合電子元件大廠(chǎng)，TDK旗下的產(chǎn)品有一個(gè)優(yōu)勢，也是很多大型日企共同的優(yōu)勢，那就是從上游原材料到下游成品他們自己全部覆蓋形成閉環(huán)。這種相對封閉的生態(tài)，催生出的是元器件極致的性能。

從產(chǎn)品側表現來(lái)說(shuō)，可能他們并不總是在技術(shù)上推陳出新，但在封閉生態(tài)的迭代錘煉下性能被開(kāi)發(fā)得幾乎到了這一類(lèi)產(chǎn)品的極限。就像TDK的MiniCell系列，在－25℃至+85℃的溫度范圍內精度極高，并將誤差控制在了±1% FS（滿(mǎn)量程）內。而對于這么一款高集成的壓力傳感，集成在一個(gè)厚度僅有6毫米的封裝中，其面積僅有24×26毫米。

（圖源：TDK）

MiniCell系列在惡劣環(huán)境中的表現也相當可靠。雖然隨著(zhù)工況環(huán)境變惡劣，會(huì )稍微影響傳感器IC的精度，但這個(gè)系列在－40℃至140℃的溫度范圍內運行時(shí)，整個(gè)溫度范圍的誤差仍然沒(méi)有超過(guò)1.5% FS。這就很能說(shuō)明上面的論點(diǎn)了。覆蓋極端溫度，同時(shí)滿(mǎn)量程誤差仍然很低，看得出性能幾乎被逼上極限了，也是同類(lèi)產(chǎn)品的極限。況且大多數壓力傳感IC并不會(huì )支持如此寬量程的溫度范圍。

為了補償非線(xiàn)性和溫度誤差，MiniCell系列集成了信號調節器，并提供精確校準輸出信號。這個(gè)其實(shí)并不是很新奇的手法了，為了補償誤差，很多廠(chǎng)商都會(huì )應用此辦法。MiniCell系列在補償之余表現出了極高的抗電磁干擾（EMI）能力。解決該IC對外輻射干擾以及防止被外界電磁波干擾的問(wèn)題，盡可能提高EMI能力，很大程度上提升了該IC的精度。事無(wú)巨細的把關(guān)才有極致的性能。

工藝的極致發(fā)揮

Silicon Microstructures，Inc.（SMI）在沒(méi)有被TE收購前，就推出了系列MEMS壓力傳感器IC，這個(gè)系列在超低壓和超高壓應用上，表現尤其亮眼。被TE收購后，旗下產(chǎn)品成了TE壓力傳感SMI系列，繼續在超低壓和超高壓上突破。如果說(shuō)上一個(gè)系列是日企在封閉生態(tài)下不斷錘煉產(chǎn)品將性能逼近極限，那么SMI系列應該就是工藝的極致發(fā)揮，對硅微結構的理解與運用，應該是無(wú)人能出其右。

（圖源：TE）

SMI系列低壓系列在表壓、差壓或非對稱(chēng)差壓配置中提供0.07至2.49 PSI的壓力范圍。SMI系列在單個(gè)封裝中，將壓力傳感器與信號調節ASIC相結合，極大程度上簡(jiǎn)化了高級硅微機械壓力傳感器的使用。這個(gè)系列有著(zhù)16位I2C數字和模擬輸出接口可用，兩種接口會(huì )有著(zhù)不同的誤差。

首先在溫度覆蓋上是普遍的－20至85℃，該系列在數字輸出下，滿(mǎn)量程總誤差不超過(guò)±1%FS，模擬輸出下，誤差高一些為±1.5%FS。這是因為該系列可以直接安裝在標準印刷電路板上，可以從數字接口會(huì )獲取高電平、校準的壓力信號。所以誤差也會(huì )低一些。這種方式也大大降低了對自定義校正算法的補償網(wǎng)絡(luò )或微控制器的需求。

在硅微結構的這項工藝上，TE的SMI系列只能說(shuō)玩得太透徹了，既涵蓋對成本敏感的小型化氣壓解決方案，也涵蓋具有數字或模擬輸出的高精度、溫度補償或完全校準。

寫(xiě)在最后

智能工廠(chǎng)的升級離不開(kāi)自動(dòng)化設備，自動(dòng)化設備離不開(kāi)各類(lèi)精準的傳感器。在這個(gè)已經(jīng)相當成熟的市場(chǎng)，不管是將性能逼近極致的策略還是將工藝發(fā)揮到極致的玩法，一流傳感器廠(chǎng)商的壓力傳感都會(huì )將自己的某一項特長(cháng)發(fā)揮到極限。