Adaptieve luistersensor 'leert' achtergrondgeluid, batterijduur gaat omhoog

Het piëzo-elektrische MEMS-technologiebedrijf Vesper heeft zijn volgende generatie microfoon aangekondigd op basis van een luistersensor die 'leert' van achtergrondgeluid, zodat hij langer in de slaapstand blijft en daardoor de levensduur van de batterij 10x verlengt.

Vesper, gericht op de markt voor altijd luisterende apparaten met laag vermogen, zei dat de nieuwe VM3011 MEMS-microfoon de eerste intelligente digitale microfoon is die gebruikmaakt van de adaptieve ZeroPower Listening (ZPL) -technologie. Adaptive ZPL leert automatisch de akoestische kenmerken van de omgeving in realtime, waardoor het systeem achtergrondgeluiden negeert en alleen wakker wordt als reactie op trefwoorden of andere gewenste akoestische triggers. Hierdoor kan het systeem tot 90% van de tijd in de slaapstand blijven en daarmee de levensduur van de batterij verlengen.

Matt Crowley, CEO van Vesper, legt uit:"Bestaande systemen die altijd luisteren, werken continu en moeten op een stopcontact worden aangesloten. De VM3011 creëert een nieuw paradigma waarbij deze systemen nu maanden of jaren op batterijstroom kunnen draaien. Deze technologie zal een nieuwe klasse van producten aandrijven, zoals altijd-luisterende verre veld-tv-afstandsbedieningen, altijd-luisterende smartwatches, huisbeveiligingscamera's en deurbellen met een langere levensduur van de batterij en vele andere systemen. Vesper heeft al contact gehad met toonaangevende klanten die van plan zijn om later dit jaar producten uit te rollen met de VM3011.”

Doeltoepassingen voor de VM3011 zijn onder meer internet of things (IoT)-producten, draagbare slimme luidsprekers, smartwatches, verre afstandsbedieningen, beveiligingscamera's, glasbreuksensoren, auto's, medische apparaten en andere op batterijen werkende systemen.

In de VM3011 luistert de microfoon constant naar de omgeving en verbruikt hij 10 µA stroom. In adaptieve modus meet het continu het gemiddelde geluidsniveau van de omgeving en past het de interne zog-op-geluid-drempelvergelijker aan totdat deze convergeert naar de drempelmarge die is geconfigureerd met behulp van het I2C-register. Deze marge kan worden ingesteld op een bereik van 6-18 dB boven het gemiddelde akoestische geluidsniveau. Wanneer de vereiste drempel is bereikt, stuurt de microfoon een onderbrekingssignaal naar de externe codec of spraakprocessor met behulp van een digitale uitgangspen (DOUT).

Het belangrijkste voordeel van het volgen van omgevingsgeluid is de verlenging van de winterslaap. Vesper zei dat een altijd luisterende afstandsbediening een batterijlevensduur van 18 maanden kan hebben met het nieuwe apparaat.

Naast deze adaptieve luistermodus heeft de VM3011 ook een snelle responstijd van ongeveer 200 µs, heeft hij geen mesh nodig en heeft hij een IP57-classificatie. De responstijd is vergelijkbaar met een typische 10-20 ms voor capacitieve sensoren; dit betekent volgens Vesper dat de apparaten binnen microseconden na de geluidsgebeurtenis ontwaken om het volledige ontwaakwoord vast te leggen, waardoor de nauwkeurigheid van de ontwaakwoorddetectie van op batterijen werkende apparaten wordt verbeterd.

De eliminatie van de noodzaak van een extern beschermend gaas vertaalt zich in besparingen op de stuklijstkosten (BoM) van fabrikanten van apparaten, evenals het verhogen van de akoestische prestaties van de eindtoepassing; Vesper zei dat een mesh kan leiden tot een signaalverlies van -20db of 90%. Bij stof- en watertesten beweert Vesper dat het het enige microfoonbedrijf was dat een nul-uitvalpercentage bereikte nadat het volledig was ondergedompeld in water en onderworpen was aan uitgebreide stof-/ruige omgevingstests.

Crowley zei dat Vesper al enkele referentieontwerpen heeft en massaproductie verwacht vanaf september 2020. Vroege klanten zijn in afstandsbedieningen, wearables (smartwatch) en glasbreukdetectie. Hij voegde eraan toe dat de eerste generatie VM1010 al is verzonden met drie grote klanten en een tiental kleinere. Veel hiervan bevinden zich in verre afstandsbedieningen en huisbeveiliging, en toen hem werd gevraagd naar de verzonden volumes, zei hij dat het meer dan 10 miljoen en minder dan 100 miljoen was.

De VM3011 levert hoge akoestische prestaties via een digitale MEMS-microfoon aan de onderkant met een industriestandaard pakketgrootte van 3,76 x 2,95 x 1,3 mm. De microfoon integreert zowel de ASIC als de piëzo-elektrische MEMS-transducer in hetzelfde pakket. Een digitale PDM-interface is beschikbaar om de audiogegevens te streamen, terwijl een I2C-interface een "on the fly" configuratie van de adaptieve ZPL mogelijk maakt.