In-ear silicium højttalere til internet of voice

"Hej Goosilexa, må jeg svømme?" I dag, vi modtager syntetiske svar på spørgsmål, der har til formål at hjælpe med at gøre vores beslutninger nemmere. I stigende grad, stemmebaserede tjenester infiltrerer hverdagen. Store hardware- og indholdsudbydere som Apple, Google og Amazon har længe udviklet deres virksomheder med kraftfulde personlige stemmeassistenter.

I 2016 Bragi, en startup baseret i München, lancerede The Dash, den første såkaldte "hørbare, " sætter gang i udviklingen af ​​"Internet of Voice" med trådløse høretelefoner. Takket være mulig allestedsnærværelse i øret, råvaretjenester såvel som muligheder for personlig assistance kan snart blive lige så almindelige, som smartphones er i dag.

Ideen om et Internet of Voice permanent båret i øret er ved at tage form, baner vejen for, at høreable kan frigøre sig fra tilbehørsstatus som blot afspilningsenheder og flytte for at gøre krav på arven fra smartphonen. Privatliv og databeskyttelse og pålidelig brugeridentifikation er to nøglefaktorer for at sikre accept. Kræver kraftig edge computing til talegenkendelse, semantisk behandling og læsning af det "akustiske fingeraftryk" er nødvendigt for at understøtte disse faktorer.

Meget ligesom en personlig firewall, brugere bør i sidste ende fastsætte deres egne regler, der regulerer, hvilket talt indhold der frigives til skyen, og hvilket er begrænset til lokal brug i det hørbare. Energibehovene til de høreapparater bestemmes derfor af radiogrænseflader og lydprocessorer. Det er klart, at der er behov for energieffektive komponenter for at sikre den maksimale ønskede driftstid. Fordi det menneskelige øre naturligvis giver meget begrænset plads til et batteri, komponenter skal fungere på de lavest mulige energibudgetter.

Sammen med Brandenburg Technical Universtiy Cottbus-Senftenberg (BTU), forskere ved Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems (IPMS) i Dresden og Cottbus har udviklet en ny, strømbesparende akustisk transducerprincip til in-ear højttalere. Denne centrale kernekomponent er nu blevet præsenteret i detaljer for første gang i Naturmikrosystemer og nanoteknik .

Bruger ikke længere en konventionel membran, det nye akustiske transducerprincip består af bøjede aktuatorer svarende til strengene på en harpe placeret inden for volumen af ​​en siliciumchip. Nye typer af elektrostatisk bøjning Nano-e-Drive (NED) aktuatorer er blevet integreret i den 20 µm tynde bøjningstransducer. Spændingen i lydsignalet får aktuatorerne til at vibrere. For at forhindre akustisk kortslutning på begge sider, et team af videnskabsmænd ledet af Bert Kaiser, Holger Conrad og prof. Harald Schenk bundede to silicium wafer-lag med input- og output-slidser på toppen og bunden af ​​bøjningsaktuatoren. Lyd genereres derfor i mikroskopisk små luftkamre på grund af bevægelsen af ​​NED-aktuatorer inde i siliciumchippen. Det akustiske transducerprincip muliggør en komplet siliciumbaseret teknologi og muliggør fremstilling af en mikrohøjttaler som mikroelektromekanisk system (MEMS).

IPMS-forskere og deres BTU-kolleger har bevist det helt nye transducerprincip med målinger udført i laboratoriet. Interessant nok, princippet blev brugt til at demonstrere lydtryk over 100 dB på et lille chipområde. Samtidig med at fremme miniaturisering og samtidig øge lydstyrken og lydgengivelsen over et særligt stort frekvensområde udgør den næste vigtige udfordring. Målet er at generere 120 dB fra mindre end 10 mm ² chip område. Kombinationen af ​​elektrostatisk omformerprincippet med elektroniske forstærkerkredsløb lover energieffektive systemer, som, ud over deres brug i in-ear headset, er særligt velegnede til brug i høreapparater eller endda høreapparater. En følsomhed på 100 dB/mW for hele systemet blev rapporteret i publikationen.

Siliciumteknologien beskrevet i publikationen er kompatibel med typiske mikroelektronikfremstillingsprocesser (CMOS-kompatibilitet) og bruger ikke specielle materialer såsom bly-zirconium-titanat (PZT). Faktisk, infrastrukturen for elektronikintegration, emballage og masseproduktionen eksisterer derfor allerede. Sammenligner man dagens situation med MEMS-baserede mikrofoners tilstand for mere end 10 år siden, kommerciel succes med en høj markedspenetration kan forventes for den nye NED-baserede MEMS audio transducer tilgang. Ifølge prof. Harald Schenk, planer om at stifte et nyt firma til markedsføring af mikrohøjtaleren er i gang.