同時實現能量采集+傳感器數據傳遞的特殊方法-傳感技術-電子元件技術網

你的位置：首頁 > 傳感技術 > 正文

同時實現能量采集+傳感器數據傳遞的特殊方法

發布時間：2018-05-29 來源：Bill Schweber 責任編輯：wenwei

【導讀】能量采集(energy harvesting)是一個很重要的議題，因為該技術能催生一係列數據擷取與監測的新選項；我們現在有換能器(transducer)可以擷取並轉換振動、溫度、衝擊以及RF等環境能量，將之轉換為電能，也有IC能有效率地采集並管理這類能量，還有以超低功耗運作的處理器與無線連結。

大多數那些應用也需要一顆微小的電池來儲存采集到的電能，並釋出儲存的能量做為電子組件的運作電源；依據設計以及使用情境，這類能量采集設備的尺寸可能會相當小──約隻有幾公分大，或者更大一點。

筆者看過不少能量采集設備的設計，很多都十分創新也很有趣；其中有一個我認為特別與眾不同的，是荷蘭恩荷芬理工大學(University of Eindhoven；通常簡稱為TU/e)所開發，利用無線電波供電、號稱“世界最小”的溫度傳感器。這是無一款無線溫度傳感器，完全藉由來自與其關聯的網絡無線電波供電。

這種自供電IC尺寸隻有2×2 mm、重量不到2毫克(milligram)；如下圖所示。其RF有效距離為2.5公分，研究人員預計一年之內能將之擴展到1公尺，最終則希望達到約5公尺──這是一個遠大目標，因為這能讓RF除了扮演電源角色，也是數據傳輸接口。

同時實現能量采集+傳感器數據傳遞的特殊方法

自供電的THz頻段溫度傳感器不需要電池或超級電容，能傳輸幾公分之內的溫度讀數（來源：University of Eindhoven, the Netherlands）

雖然這並不是全新概念，但有兩個有趣的部份；首先在Terahertz (THz)頻段運作，而且能透過變化載波頻率來傳遞溫度感測數值；該技術論文的作者有一份詳細的簡報，題為“利用毫米波傳輸數據與電力的小型溫度傳感器”(Small Temperature Sensor Using mm-wave data and power transfer)，內容相當豐富，有電路圖、照片以及性能圖表。

新聞稿指出，該傳感器有一種專門打造的路由器，配備天線以傳送無線電波為傳感器供電；這種傳感器內含天線，能從路由器擷取能量。傳感器會儲存能量，當能量足夠時傳感器就會開啟，量測溫度並傳送一個信號至路由器；該信號擁有稍微特別的頻率，取決於所量測到的溫度。路由器則能由該特別的頻率推斷出溫度，如下圖所示。

同時實現能量采集+傳感器數據傳遞的特殊方法

傳感器內的THz頻率輸出變化與溫度的對比，利用載波位移與溫度的對比；這是大多數工程師會嚐試避免的參數變化（來源：University of Eindhoven, the Netherlands）

利用這種溫度對頻率模式本身並非新概念，因為V/F (voltage-to-frequenc) A/D轉換器已經存在一段時間，甚至有專門設計以表現這種特定A/D轉換的IC。不過通常這種V/F轉換是在基頻或是非常低的頻率，能利用簡單的定時器(timer)而非THz載波調變，大幅簡化頻率量測。

這麼做似乎有點大膽，因為要量測甚至是基本參數都會是個挑戰；因為操作點(在這個案例中是載波頻率)的溫度偏移，這種方法也會與低溫度係數(temperature coefficient，tempo)的一般需求不符，通常會被認為是一種必須修剪、校正或是在某種程度上被補償的問題。而在這裏卻被用來做為傳遞信息的一種方式。

這種方法會被廣泛接受嗎？我真的不知道，但我確實覺得這很聰明、值得玩味，也顯示這應該是個熟悉利用THz頻段的好點子，因為它本身同時提供了全新的解決方案途徑，也帶來嚴峻的技術挑戰。

THz頻段有時被稱為次毫米波，介於微波以及紅外線輻射之間，跨越0.3~3THz (0.3THz的較低頻段邊緣也被稱為300GHz，利用更為大眾熟悉的名詞)；該頻段在感測情境方麵具備龐大潛力，但在實際進展上仍有一些困難(參考IEEE期刊的一篇文章，解釋了這個頻段的一些基礎物理特性、創新潛力，以及在實際應用上的困難)。

你認為像這種THz頻段溫度傳感器的自供電感測組件是可行方案嗎？THz頻段是否為下一個準備好成為RF探勘與開采的重要領域？歡迎討論！

本文轉載自電子工程專輯。

推薦閱讀：

電容器自診斷

極簡電源設計，適應各種快充和適配器設備

如何隔離單電源工業機器人係統中的高電壓

立體視覺或比雷達更適合自動駕駛

改進不理想的電容、電感和DC/DC阻抗測量

要采購傳感器麼，點這裏了解一下價格!

上一篇：電容器自診斷

下一篇：如何建立從傳感到雲的自主工業係統

特別推薦

技術文章更多>>

技術白皮書下載更多>>

熱門搜索

友情鏈接(QQ：317243736)

我愛方案網 ICGOO元器件商城創芯在線檢測芯片查詢天天IC網電子產品世界無線通信模塊控製工程網電子開發網電子技術應用與非網世紀電源網 21ic電子技術資料下載電源網電子發燒友網中電網中國工業電器網連接器礦山設備網工博士智慧農業工業路由器天工網乾坤芯電子元器件采購網亞馬遜KOL 聚合物鋰電池工業自動化設備企業查詢工業路由器元器件商城連接器 USB中文網今日招標網塑料機械網農業機械中國IT產經新聞網高低溫試驗箱

關閉

關閉