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Mit diesen winzigen Mikrofonen können Sie Bier auf Ihrem Amazon Echo verschütten
MEMS-Mikrofone des Startups Vesper werden sprachgesteuerte Gadgets weitaus langlebiger machen. 31. März 2017
Die Verbreitung tragbarer, sprachgesteuerter Geräte wie der Tap-Lautsprecher von Amazon und die intelligenten, drahtlosen Ohrhörer von Doppler Labs ermöglichen es uns, Musik abzuspielen, im Internet zu suchen und Anrufe im ganzen Haus und unterwegs mit Sprachbefehlen anzunehmen. Da diese Geräte jedoch anfällig für Schäden durch Schmutz und Feuchtigkeit sind und nur wenige Stunden pro Akkuladung halten, verwenden wir sie nicht so oft, wie wir es vielleicht tun würden.
Das Bostoner Startup Vesper hat eine Lösung entwickelt: piezoelektrische Miniaturmikrofone, die eine Cantilever-Struktur verwenden, um Energie aus Schall zu gewinnen, und versprechen, langlebiger und energieeffizienter als herkömmliche Mikrofone zu sein. Vesper sagt, sobald seine Mikrofone in Gadgets integriert sind, was später in diesem Jahr geschehen wird, sollten wir in der Lage sein, unsere sprachgesteuerten Geräte im Freien und bei schlechtem Wetter mit weniger Sorgen tagelang mit einer einzigen Ladung zu verwenden.
Um die Robustheit seiner Mikrofone zu demonstrieren, taucht Vesper sie in Bier und Soda; hüllt sie in heißen Dampf, der mit Speiseöl durchtränkt ist; setzt sie simulierten Staubstürmen aus; und lässt sie aus großer Höhe auf harte Oberflächen fallen (siehe Videos oben und unten). Die Mikrofone, die etwa die Größe von zwei nebeneinander gelegten Sesamkörnern haben, sind nicht unzerstörbar, aber sie sind wasser-, staub- und stoßfest und behalten nach den Belastungstests von Vesper eine ähnliche Leistung bei, während herkömmliche Mikrofone ein signifikantes Signal aufweisen Verlust.
Herkömmliche Mikrofone messen Schall mit einer flexiblen Membran, die in der Nähe einer starren Rückplatte vibriert. Die Membran benötigt eine konstante Ladung, und der Luftspalt zwischen ihr und der Rückplatte macht das Mikrofon anfällig für Schäden durch Partikel und Wasser (obwohl Unternehmen sich dagegen schützen, indem sie sie mit Netz- und Gummimembranen abdecken).
Vesper befestigt seine Mikrofone an Metallblöcken und lässt sie auf harte Oberflächen fallen, um ihre Haltbarkeit zu testen. Hier entspricht die Beschleunigung 10.000 Gs.
Vesper ersetzt die Membran und die Rückplatte durch eine einzige Schicht flexibler Ausleger aus Aluminiumnitrid. Wenn eine Schallwelle in ein Vesper-Mikrofon eindringt, verbiegt sie die Cantilever, ähnlich wie ein Schwimmer, der auf ein Sprungbrett springt, und die Belastung erzeugt elektrische Signale, die in Klänge übersetzt werden können.
Vesper nutzt diese Schallenergie auch, um seine Mikrofone einzuschalten – und sie auszuschalten, wenn kein Ton zu hören ist. Im Gegensatz dazu kann Ton allein herkömmliche Mikrofone nicht aktivieren, wenn sie ausgeschaltet sind. Herkömmliche Mikrofone müssen ihre Mikrofone immer eingeschaltet haben und die digitale Signalverarbeitung verwenden, um Stimmen zu erkennen, sagt Bobby Littrell, CTO von Vesper. Das verbraucht viel mehr Energie als unsere Methode, die im Grunde dem System [der Sprachschnittstelle eines Gadgets] mitteilt, dass es keine dieser Berechnungen durchführen muss, wenn es keinen Ton gibt.
Die Technologie von Vesper ermöglicht es, sprachaktivierte batteriebetriebene Geräte über lange Zeiträume freihändig zu verwenden; Im Gegensatz dazu müssen die heutigen Geräte in der Regel manuell per Knopfdruck aufgeweckt werden, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Das Startup erhielt kürzlich eine Finanzierung von Amazons Alexa Fund . Vesper lehnte es jedoch ab zu sagen, ob seine Mikrofone in der zukünftigen Amazon-Elektronik erscheinen würden.
Forscher und Unternehmen begannen in den 1980er Jahren mit piezoelektrischen MEMS-Mikrofonen zu experimentieren, hatten jedoch Schwierigkeiten, das richtige Design und die richtigen Materialien zu finden. Vesper ist der Erste, der die Geräte kommerzialisiert.
Experten weisen darauf hin, dass es immer noch eine Herausforderung ist, die Art von piezoelektrischem Material (Aluminium-Nitrid-Film) konsequent herzustellen, die Vesper benötigt. Aluminiumnitrid-Wandler gibt es schon seit langem, aber es ist schwierig, einen stabilen, spannungsarmen Film herzustellen, der gleichmäßig, von hoher Qualität und für große Mengen verfügbar ist, sagt er Markus Sheplak , ein Ingenieurprofessor an der University of Florida, der sich auf MEMS-Mikrofone spezialisiert hat. Die Filmqualität beeinflusse entscheidende Mikrofoneigenschaften wie Empfindlichkeit und Rauschpegel, fügt er hinzu.
Dieser Test verwendet Quarzstaub und eine Dose Druckluft, um einen Staubsturm zu simulieren. Vespers Mikrofone befinden sich in der Plastikbox, montiert auf langen, dünnen Platinen.
Andere merken an, dass herkömmliche Mikrofone für die meisten Verbrauchergeräte gut genug sind, und kostenbewusste Gerätehersteller sich wahrscheinlich nicht für die teurere Technologie von Vesper entscheiden werden. Bei der Unterhaltungselektronik dreht sich alles um Kosten und Preise, sagt Farrokh Er weiß es nicht , der leitet Zentrum für MEMS- und Mikrosystemtechnik der Georgia Tech . Vesper hat gute Chancen, für neu gestaltete Geräte ausgewählt zu werden, aber es wird für sie schwierig sein, in Gadgets wie Smartphones einzusteigen, wo andere Mikrofonmarken gut etabliert sind.
Marktforschungsunternehmen Yole-Entwicklung sagt, dass die Technologie von Vesper für Smart Home und tragbare Geräte geeignet ist, die robust und energieeffizient sein müssen. Es schätzt, dass der globale MEMS-Mikrofonmarkt fast 1 Milliarde US-Dollar wert ist. Vesper sagt, dass sein Wake-On-Sound-Mikrofon noch vor Ende des Jahres in US-Verbrauchergeräten erscheinen wird.