今天，人們對周遭空氣質(zhì)量的好壞越來越關注，這種關注從室外宏觀的大氣質(zhì)量延伸到了室內(nèi)微觀小環(huán)境中的空氣質(zhì)量。在評估室內(nèi)空氣質(zhì)量時，有一個重要的指標VOC，即揮發(fā)性有機物（Volatile Organic Compounds）。美國環(huán)境署（EPA）對VOC的定義是：除了一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金屬碳化物、碳酸鹽以及碳酸銨外，任何參與大氣中光化學反應的含碳化合物。百度百科對VOC的描述是：“在常溫下可以蒸發(fā)的形式存在于空氣中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味性，會影響皮膚和黏膜，對人體產(chǎn)生急性損害……是一類重要的空氣污染物。”

 

因此人們對于VOC的認識越充分，就會越“緊張”于它的存在。可以預見，未來室內(nèi)空氣質(zhì)量評估中，對VOC監(jiān)測的需求也會越來越多。這無疑會給VOC傳感器帶來更多的市場機會。

 

不過和其他物聯(lián)網(wǎng)應用相類似，室內(nèi)空氣質(zhì)監(jiān)測市場需求，也呈現(xiàn)出碎片化、多樣化的特點。如何根據(jù)市場環(huán)境的需求和變化進化出有生存競爭力的產(chǎn)品，是傳感器廠商的必答題。今天我們不妨通過剖析ams公司VOC傳感器的產(chǎn)品布局，來理解一下VOC傳感器的“進化論”。

 

 

一個傳感器產(chǎn)品要想在今天的市場上立足，有幾個基本條件：性能好、身材小、功耗低。ams公司的經(jīng)典產(chǎn)品CCS801就是這樣一顆器件：它可感測廣泛的VOC氣體，提供PPB級的精度；采用2 x 3 mm的DFN封裝，占板面積小；具有優(yōu)化的低功耗模式，更省電，可用于便攜設備；采用特殊工藝，使用壽命可達5年；提供測量CO2 和VOC的軟件驅(qū)動/算法，包括相對濕度和溫度的補償，便于用戶應用開發(fā)。

 

這樣的表現(xiàn)，使得CCS801可以滿足市場上很多主流室內(nèi)空氣監(jiān)測應用的需求，如樓宇、家庭，甚至是可穿戴設備。

 

CCS801應用框圖

 

 

當然，正如前文所述，在物聯(lián)網(wǎng)市場上依靠一顆器件“通吃”的想法是不現(xiàn)實的。室內(nèi)空氣監(jiān)測市場的一個發(fā)展趨勢，就是從工業(yè)和專用市場向消費級的市場滲透；而在消費電子市場，成本是一個需要優(yōu)先考慮的因素。為此，ams推出了一顆低成本的CCS811來應對，讓經(jīng)典的設計“流行”起來。

 

和CCS801相比，CCS811繼承了其很多優(yōu)點，如：出色的感測范圍與精度、支持長達5年壽命的特殊工藝等等。而兩者最大的差異在于，CCS811是一個數(shù)字VOC傳感器，其內(nèi)部集成了一個MCU，可以直接對傳感器的驅(qū)動和測量進行管理，并通過一個I2C接口與外部進行數(shù)據(jù)通信。雖然集成了更多的功能，CCS811仍然保持了相當“纖細”的身材，采用2.7 x 4.0mm的LGA封裝，使得PCB占板面積可以節(jié)省60%，節(jié)省了BOM成本。同時，由于內(nèi)部還集成了相應的算法，使得終端產(chǎn)品的開發(fā)也得以簡化，進一步降低了整體的成本。想必消費類用戶看到下面這個CCS811的性能清單，會非常動心。

 

廣泛的VOC感測范圍

內(nèi)置MCU，無需外部主控MCU干預即可管理傳感器驅(qū)動模式和測量、顯示IAQ數(shù)值

包含RH+T補償功能

標準I2C數(shù)字接口，與外部數(shù)據(jù)通信

集成相關算法，減少開發(fā)周期

體積小，采用2.7 x 4.0mm LGA小型封裝

集成度高，減少系統(tǒng)BOM數(shù)量

功耗低，適用于電池供電便攜應用

適用于大批量、高可靠性應用，壽命可達5年

 

CCS811數(shù)字VOC傳感器應用框圖

 

CCS811評估開發(fā)板

 

 

在通過CCS811覆蓋消費級市場的同時，ams公司針對高端以及高可靠性的應用市場也有準備，這就是IAQ Core。和CCS811相同，IAQ Core也是一顆集成了MCU以及相關算法數(shù)字傳感器，但是在性能上卻獨樹一幟，可謂是自帶“高能”。這些特性，無疑都會為IAQ Core在高性能應用場景中加分。

 

可靠性高：IAQ Core采用塑料蓋帽和過濾膜保護，具有防水防塵的功能，適于復雜環(huán)境下運行。

靈敏度高：IAQ Core具有很高的靈敏度，響應時間短，對于VOC更為“敏感”。

穩(wěn)定性高：IAQ Core在同一測試環(huán)境中，不同傳感器的測試結(jié)果一致性更佳。

壽命長：由于IAQ Core采用了MEMS工藝，產(chǎn)品壽命更長，可達10年。

用戶價值 性能特點

室內(nèi)空氣質(zhì)量的高可靠性測量 CO2 equivalents (ppm)

TVOC equivalents (ppb)

高靈敏度和快速響應 感應范圍: 450~2000 ppm CO2 equivalents

         125~600 ppb TVOC equivalents

具有I2C 接口

外形小，易安裝 MEMS金屬氧化物傳感器

SMD型封裝

支持再流焊

模塊具有自動基線校正

低功耗 66 mW （持續(xù)工作模式最大功耗）

9 mW （脈沖工作模式最大功耗）

 

IAQ Core的性能特點

 

CCS811和IAQ Core性能比較

 

作為與ams公司合作七年之久的“老牌”代理商，Excelpoint世健公司十分看好并全力推廣ams公司的IAQ Core、CCS811和CCS801。世健公司產(chǎn)品市場部總監(jiān)陳劍指出：“人們越來越關心室內(nèi)空氣質(zhì)量，確保自己和家人都能生活在安全的環(huán)境里。VOC傳感器針對樓宇新風市場，具備超強的節(jié)能功能，減少能耗60%以上。無論是經(jīng)典型CCS801，主打低成本流行應用的CCS801，還是高性能的IAQ Core，他們共同的設計理念都是從實際的應用和用戶需求出發(fā)，不斷細化產(chǎn)品線，成為室內(nèi)空氣監(jiān)測市場的Mr. Right。”