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超低功耗可燃气体传感器(50w低功耗显卡)

张世龙2021年12月20日 17:16天道酬勤1240

电子粉丝网报道(文/甜美衬衫)世界传感器市场相继发生技术创新,并在需求高涨的情况下呈现出快速增长的趋势。 特别是在物联网概念兴起的今天,将传感器在现有的基础上推向了新的应用方向。 在目前的传感器行业,越来越多的企业开始进入MEMS技术、AI耦合等重要领域,开始向智能化、微型化、低功耗等方面发展。

如果抛开智能化这个宽泛的概念,微功耗不仅对传感器行业,对器件来说也是普遍的发展方向,今天我们要讲的话题是比较新的传感器无源化的发展方向。

被动传感器也称为能量转换型传感器,最明显的特征是不需要外部电源,即不需要从外部连接电源的传感器,能够从外部提取能量的感应传感器。 对电子产品来说,电源是动力。 特别是对传感器这类产品来说,电源技术与产品的稳定性、可靠性、寿命密切相关,传感器节点的供电问题一直是系统设计中的重点。 在传感器集成度越来越高的情况下,无源化可以从根本上解决传统解决方案的供电问题。

传统能量收集方式

传统的节点能量收集以振动、应变、温度、光线为中心进行文章。 以高温高压环境为例,传感器在这种环境下,热电式、压电式、电磁式实现能量收集。 压电式和电磁式都收集振动能,热电式收集温差能。

以HBM传感器为例。 作为行业内力传感器的专家,HBM在被动应用方面一直领先于同行。

(被动C2传感系列、HBM )

C2是用压电式收集能量的薄膜传感器,是用电气元件和其他机械将想要测量的压力按照振动式的节奏转换为电量,然后进行测量工作的传感器,一般用于动态测量。 这种被动传感器首先在寿命方面明显长于主动传感器。 另外,通过省略节点内部的供电电流,结构上更紧凑。

传统的环境能量采集通常面临着电量薄弱的特点随着模拟半导体技术的进步越来越多的能量采集解决方案实现了有效的电源管理在传感器被动化不断发展的情况下,ADI针对微弱电力的需求,设计了许多面向能量收集APP的超低电力IC,包括振动能(压电)、太阳能)、热能(TEC、TEG、热电堆、热电偶) )

(能量收集管理芯片,ADI )

ADP5091是一种智能综合型能量收集纳米电源管理解决方案,转换来自热电发生器(TEG )的直流电源。 该芯片能够提供有限的采集能量(16 W至600 mW范围)的有效转换,工作损失为亚W级。 利用内部冷启动电路,稳压器可以在380 mV以下的输入电压下启动。 冷启动后,稳压器在80 mV至3.3 V的输入电压范围内正常工作。

特别是作为一种方便、对环境条件要求低的温差发电技术,ADI现有的能量采集集成电路可以将20毫伏的微弱电压提高到3.3伏,还可以进一步提高。 ADI在能量收集方面的持续突破也满足了被动传感器更多的使用地。

NFC推进传感器无源化发展

在物联网传感器的应用中,有与以往的能量收集方式不同的方式,那就是NFC (近距离通信)技术。 随着5G的发展,物联网传感器多与NFC无源化技术相匹配。

NFC近距离通信技术可以近距离与兼容设备进行识别和数据交换。 一个NFC功能的传感器可以实现很多方便的功能。 首先,传感器接口利用从NFC读取器输入的RF发送中得到的能量进行工作,因此不需要外部电源。 其次,该传感器能够对主机设备迅速做出响应。 同时,即使将传感器获取的数据添加到标签中,通信的基本方法也不会改变。 这样可以从传感器中读取唯一的数据。

在被动模式下,传感器从通过NFC接收的RF辐射功率传感器接口和RF传输中获取能量,传感器数据存储在非易失性存储器中,在没有供电期间保持。

在国内,许多NFC制造商开始利用该技术与传感器APP协作,进一步加剧了传感器的被动化。

例如,启纬智芯旗下的涡轮NFC技术可以有效地收集包含在NFC信号中的RF能量,并将该能量转换为可用于单个互联网传感器的能量。

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(TurboNFC,启纬智芯)

TurboNFC无线取电机允许芯片从手机发射出的信号中高效率获取电能。从官方的数据上看TurboNFC取电的能力最高在300mW,属于较高的行业取电水平。取电能力的高低直接影响了与无源传感器交互的距离与流畅度。配合具有NFC接口的智能手机作为主动接口时以300mW电能理论上来说已经可以相对轻松地驱动一些传感器了。

当然这只是理论,实际应用要求肯定会更严苛,因此基于NFC的无源传感器的应用目前还没有到普及阶段。但从目前不少案例中已经可以看到该方案在可行性上没有问题。

小结

随着5G的发展以及NFC取电能力的提升,可以预见,在传感器领域,尤其是物联网应用向的传感器,基于NFC的取电技术将又一次推动传感器无源技术的应用。

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