Сенсоры изображения STMicroelectronics

Видеосенсоры работают совместно с процессорами обработки изображений (постпроцессорами), что требует использования соответствующего программного и инструментального обеспечения.

Видеосенсоры типа VV5301B003 (монохромный) и VV6301B003 (многоцветный) являются микросхемами высокой степени интеграции, преобразующими изображение в цифровой видеосигнал. Они реализованы по КМОП-технологии и требуют минимального количества внешних элементов. Формируемый обоими устройствами видеосигнал содержит встроенные контрольные данные, которые могут использоваться для ввода и регистрации кадров изображения. Фотодиодная матрица VV6301 имеет цветовые фильтры, которые формируют Байеровский цветовой графический шаблон.

Для отображения на экране компьютера требуется обработка выходного видеосигнала с использованием соответствующего инструментального и программного обеспечения.

Для передачи данных используется двухпроводной последовательный интерфейс.

Сенсоры рекомендуются для применения в робототехнике, автоэлектронике, персональных видеокамерах и биометрических считывателях.

Для разработки проектов на базе видеосенсоров имеются инструментальные отладочные средства и комплекты разработчика как для монохромного сенсора - STV-5301-R01 (STV-5301-E01), так и для многоцветного сенсора — STV-6301-R01 (STV-6301-E01).

СЕНСОРЫ STMicroelectronics ДЛЯ БИОМЕТРИИ

Биометрические методы являются наиболее перспективными с точки зрения надежности, цены и качества для обеспечения защиты информации и ограничения доступа к объектам. Одним из самых удобных и надежных

является метод идентификации личности по отпечатку пальца. Для отображения на экране компьютера требуется обработка выходного видеосигнала с использованием соответствующего инструментального и программного обеспечения.

В настоящее время предлагаются два сенсора: типа TCS1CD — для систем, требующих обеспечения высокой степени защиты от несанкционированного доступа, и TCS2CF — для портативных и бытовых применений.

Прибор типа TCS1CD — это однокристальный кремниевый сенсор для биометрии отпечатка пальца. В его основе лежит патентованная технология TouchChip фирмы STM. Сенсор поставляется вместе с программным обеспечением PerfectPrint, которое в реальном масштабе времени автоматически формирует оптимизированный образ отпечатка пальца. Для сравнения полученного образа отпечатка с полученным заранее образцом применяется пакет биометрических программных алгоритмов PerfectMatch.

Сенсор типа TCS1CD может быть использован в карманных устройствах, автомобилестроении, периферийном оборудовании персональных компьютеров и средствах ограничения доступа.

Прибор типа TCS1CD — один из самых больших биометрических сенсоров, доступных в настоящее время на рынке. Используемый метод активного емкостного считывания рельефа капиллярного узора пальца обеспечивает более высокую устойчивость к паразитным эффектам, лучшее значение отношения сигнал/шум и расширенный диапазон съема характерны точек отпечатков пальца, по сравнению с конкурирующими технологиями типа пассивного емкостного считывания .

Пьезоэлектрические датчики

Датчики, способные обнаруживать ускорение, давление звуковой волны и электрический потенциал, используют физический принцип прямого или обратного пьезоэлектрического эффекта.

Пьезоэлектрический эффект присущ некоторым природным и искусственным кристаллам, обладающим кристаллической решеткой без центра симметрии. Механическое воздействие, деформирующее такой кристалл, обусловливает его поляризацию и следовательно — наведение электрического поля.

При обратном пьезоэффекте приложенное электрическое поле вызывает механическую деформацию кристалла — его удлинение или сжатие в зависимости от величины и направления поля.

Современные искусственные пьезоэлектрические материалы, такие как титанат бария, обладают высокой стабильностью параметров, технологичностью, эффективностью при электромеханическом воздействии и экономичностью.

Пьезоэлектрические датчики

Японская фирма Murata, мировой лидер в производстве электронных компонентов из керамики, располагает уникальной технологией выращивания и обработки пьезокристаллов и имеет в своей программе поставок широкий спектр пьезоэлектрических датчиков:

•гироскопы,

•датчики удара,

•ультразвуковые датчики,

•датчики электрического потенциала.

Пьезоэлектрические гироскопы

Пьезогироскоп для измерения вибрации функционально является датчиком угловой скорости. Чувствительный элемент датчика представляет собой биморфную структуру, состоящую из пьезоэлектрических пластин, в которых возбуждаются механические колебания. Поворачиваясь вокруг оси, пластина под действием Кориолисовой силы отклоняется в плоскости, поперечной плоскости вибрации. Это отклонение вызывает поляризацию материала пластины, что в свою очередь, вызывает уменьшение потенциалов на ее обкладках. Это изменение измеряется и поступает на выход датчика, откуда снимается внешней схемой для последующей обработки.

Датчики удара

Датчик удара (см. рис. 3) генерирует напряжение, пропорциональное приложенному усилию (ускорению) при ударе. Чувствительный элемент датчиков серии PKGS представляет собой биморфную структуру из пьезоэлектрического материала, полученную методом спекания и скрепленную зажимами с обеих сторон. Детектируемое усилие, прикладываемое к датчику при ударе, может быть направлено под углом к плоскости печатной платы, на которой смонтирован датчик. Это направление называется первичной осью (см. рис. 4). Датчики серии PKGS выпускаются с наклонами первичной оси 0°, 25°, 45° и 90°. Датчик проявляет наибольшую чувствительность, когда детектируемое ускорение приложено в направлении, совпадающем с первичной осью (направление D на рис. 4). Датчики с направлением первичной оси 25° и 45° детектируют усилие в двух направлениях — Y и Z

Ультразвуковые датчики

Ультразвуковые датчики серии МА используются для измерения расстояния в воздушной среде и других приложений, связанных с измерением расстояния — определение уровня жидкости, дистанционный контроль и т.д. Датчик действует по принципу эхолота: он излучает ультразвуковые волны и детектирует эхо. Производятся устройства трех типов — передающие, приемные и приемо- передающие. Датчики серии МА подразделяются на три типа: с открытой структурой, во влагозащищенном корпусе и высокочастотные.

Датчики электрического потенциала

Датчики (см. рис. 5) служат для измерения электрического потенциала объектов с собственной или наведенной поверхностной плотностью электрического заряда. Существует два метода определения поверхностного потенциала.

При первом методе (field-mill) поверхность объекта периодически изолируется от электромагнитого излучения и одновременно модулируется электрическое поле, приложенное к чувствительному электроду, при этом наведенный переменный ток, протекающий через электрод, пропорционален постоянному поверхностному потенциалу.

При втором методе (vibrating capacitance) поверхность объекта и чувствительный электрод рассматриваются как обкладки конденсатора. Электрод совершает колебания в плоскости, перпендикулярной поверхности объекта, при этом происходит наведение заряда, пропорционального емкости и поверхностному потенциалу объекта. Выходной переменный ток пропорционален значению поверхностного потенциала. Для создания периодической изоляции и колебаний электрода в датчиках РКЕ используется прецизионная пьезоэлектрическая вилка (microfork). Благодаря уникальной технологии Murata датчики проявляют высокую стабильность и надежность.