Der adaptive Hörsensor „lernt“ Hintergrundgeräusche, die Akkulaufzeit erhöht sich

Das piezoelektrische MEMS-Technologieunternehmen Vesper hat sein Mikrofon der nächsten Generation angekündigt, das auf einem Hörsensor basiert, der aus Hintergrundgeräuschen „lernt“, so dass es länger im Ruhezustand bleibt und somit eine 10-fache Verlängerung der Batterielebensdauer bietet.

Vesper zielt auf den Markt für stromsparende Always-Listening-Geräte ab und sagte, dass das neue MEMS-Mikrofon VM3011 das erste intelligente digitale Mikrofon ist, das seine adaptive ZeroPower Listening (ZPL)-Technologie verwendet. Adaptive ZPL lernt automatisch die akustischen Eigenschaften der Umgebung in Echtzeit, sodass das System Hintergrundgeräusche ignorieren und nur als Reaktion auf Schlüsselwörter oder andere gewünschte akustische Auslöser aufwachen kann. Dadurch kann das System bis zu 90 % der Zeit in den Ruhezustand versetzen und somit die Akkulaufzeit verlängern.

Matt Crowley, CEO von Vesper, erklärte:„Bestehende Always-Listening-Systeme laufen kontinuierlich und müssen an eine Steckdose angeschlossen werden. Der VM3011 schafft ein neues Paradigma, bei dem diese Systeme nun über Monate oder Jahre mit Batteriestrom betrieben werden können. Diese Technologie wird eine neue Klasse von Produkten antreiben, wie etwa immer hörende Fernfeld-TV-Fernbedienungen, immer hörende Smartwatches, Heimüberwachungskameras und Türklingeln mit verlängerter Batterielebensdauer und viele andere Systeme. Vesper hat bereits mit führenden Kunden zusammengearbeitet, die planen, noch in diesem Jahr Produkte mit dem VM3011 auf den Markt zu bringen.“

Zu den Zielanwendungen für den VM3011 gehören Produkte für das Internet der Dinge (IoT), tragbare intelligente Lautsprecher, Smartwatches, Fernfeld-Fernbedienungen, Sicherheitskameras, Glasbruchsensoren, Automobile, medizinische Geräte und andere batteriebetriebene Systeme.

Beim VM3011 hört das Mikrofon ständig auf die Umgebung und verbraucht dabei 10 µA Strom. Im adaptiven Modus misst es kontinuierlich den durchschnittlichen Geräuschpegel der Umgebung und passt den internen Wake-on-Sound-Schwellenkomparator an, bis er auf den mit dem I2C-Register konfigurierten Schwellenwertbereich konvergiert. Dieser Spielraum kann auf einen Bereich von 6-18 dB über dem durchschnittlichen akustischen Geräuschpegel eingestellt werden. Wenn der erforderliche Schwellenwert erreicht ist, sendet das Mikrofon über einen digitalen Ausgangspin (DOUT) ein Interrupt-Signal an den externen Codec oder Sprachprozessor.

Der Hauptvorteil der Verfolgung von Umgebungsgeräuschen ist die Verlängerung der Ruhezeit. Vesper sagte, dass eine ständig hörende Fernbedienung mit dem neuen Gerät eine Batterielebensdauer von 18 Monaten erreichen kann.

Neben diesem adaptiven Hörmodus bietet der VM3011 auch eine schnelle Reaktionszeit von etwa 200 µs, benötigt kein Mesh und verfügt über die Schutzart IP57. Die Reaktionszeit liegt im Vergleich zu typischen 10-20 ms für kapazitive Sensoren; Laut Vesper bedeutet dies, dass die Geräte innerhalb von Mikrosekunden nach dem Schallereignis aufwachen, um das gesamte Weckwort zu erfassen, wodurch die Genauigkeit der Weckworterkennung von batteriebetriebenen Geräten verbessert wird.

Der Wegfall der Notwendigkeit eines externen Schutznetzes führt zu Einsparungen bei den Stücklistenkosten (BOM) der Gerätehersteller sowie zur Erhöhung der akustischen Leistung der Endanwendung; Laut Vesper kann ein Mesh zu einem Signalverlust von -20 dB oder 90% führen. Bei Staub- und Wassertests behauptet Vesper, dass es das einzige Mikrofonunternehmen war, das eine Null-Fehler-Rate erreichte, nachdem es vollständig in Wasser eingetaucht und umfangreichen Staub- / rauen Umgebungstests unterzogen wurde.

Crowley sagte, dass Vesper bereits über einige Referenzdesigns verfügt und die Massenproduktion ab September 2020 erwartet. Frühe Kunden sind Fernbedienungen, Wearables (Smartwatch) und Glasbrucherkennung. Er fügte hinzu, dass die erste Generation des VM1010 bereits an drei große Kunden und etwa ein Dutzend kleinere Kunden ausgeliefert wurde. Viele davon befinden sich in Fernfeld-Fernbedienungen und Heimsicherheit, und auf die Frage nach den ausgelieferten Mengen sagte er, es seien mehr als 10 Millionen und weniger als 100 Millionen.

Das VM3011 bietet eine hohe akustische Leistung durch ein digitales MEMS-Mikrofon mit untenliegendem Port mit einer Industriestandard-Gehäusegröße von 3,76 x 2,95 x 1,3 mm. Das Mikrofon integriert sowohl den ASIC als auch den piezoelektrischen MEMS-Wandler im selben Gehäuse. Zum Streamen der Audiodaten steht eine digitale PDM-Schnittstelle zur Verfügung, während eine I2C-Schnittstelle die „on the fly“-Konfiguration des adaptiven ZPL ermöglicht.