无需电池、无需布线的传感器技术

2013-11-18 20:37:16来源: 互联网

“无需电池、无需布线、无需维护。具有这些特点的“EnOcean”无线通信技术是基础设施管理、保健等领域获取各种数据的最佳选择”半导体企业罗姆抱着这样的想法,将利用EnOcean公司的无线通信技术,开展获取大数据方面的业务。

  EnOcean是由原西门子员工于2001年创办的一家提供半导体产品的无厂风险企业。虽说是风险企业,但实力却不容小觑。推动EnOcean技术开发的行业团体“EnOcean Alliance”在全球拥有300多家成员企业,其中有村田制作所、欧姆龙、太阳诱电等约30家日本企业。

  已被用于25万多栋建筑物

  罗姆研究开发本部的谷内光治介绍说,大多数企业采用EnOcean技术的原因是,“在面向传感器网络的技术中,EnOcean明显优于其他无线通信技术”。该技术最大的优势在于不需要电池(图1)。EnOcean技术是专为传感器网络开发的,通信所需能量远远小于其他无线通信技术。具体来说,耗电量是ZigBee的1/10以下,蓝牙的1/100以下,WiFi的1/1000以下。

  无需电池、无需布线的传感器技术

  配备能量转换和传感器等功能,无线传感器模块无需电池。

  EnOcean不仅能耗小,还具备其他无线通信技术没有的特点利用了能量采集(环境发电)技术。能够把动作、振动、温度、光等转化而来的能量用于无线通信。因此,EnOcean可以不使用电池。

  EnOcean的市场已经成形,以欧美为中心,包括学校、写字楼、机场、车站、工厂等在内,现在已经有25万多栋建筑采用了这项技术*1,有100多家公司推出了1000余种与EnOcean技术兼容的产品(图2)。与过去的无线开关相比,这些产品都具有无需内置电池等特点。

  无需电池、无需布线的传感器技术

  1 日本的办公楼、购物中心、工厂等也已经开始采用。

  例如,使用EnOcean技术的照明开关是利用开关动作产生的能量无线传输信号,不需电池就能工作;检测门窗开闭状态的传感器则是利用室内微弱的光线发电,无线传输开关信息,也不用电池。

  在支持白金频带上拥有优先权

  在众多企业纷纷推出使用EnOcean技术的产品之时,罗姆发展EnOcean技术的力度之大引人注目。2012年10月,罗姆成了EnOcean Alliance的推广企业(promotor)。包括罗姆在内,推广企业在全球只有9家,亚洲只有罗姆1家。也就是说,罗姆是开拓亚洲地区巨大市场的核心,有广阔的空间发挥其力量。实际上,罗姆在2013年4月已经开始面向日本和亚洲其他地区的客户销售EnOcean产品。

为此,该公司现在正在大力开发使用传输特性优异的白金频带,也就是928MHz频带的EnOcean产品。按照标准要求,目前的EnOcean产品在日本需要使用315MHz频带。使用315MHz频带时,EnOcean产品的通信距离约为30m。通信距离虽然远于ZigBee(15m左右)、蓝牙(10m左右)、WiFi(10~15m),但没有决定性的差别。

  而如果使用928MHz频带,通信距离可以延长到100m左右。而且,对于928MHz频带的EnOcean产品,“罗姆目前在销售上拥有优先权”(谷内光治)*2。该公司的目标是在2013年底前后开始量产。这样的话,与其他经营EnOcean产品的公司相比,罗姆的产品就会实现明确的差异化。

  2 罗姆正在作为推广企业,为把928MHz频带纳入EnOcean标准而积极开展活动,估计这将使该公司占得先机。

  瞄准基础设施监控用途

  除了采用新频带以外,罗姆还为EnOcean技术设想了一个很有前景的用途获取大数据,例如桥梁和高速公路等基础设施的监控用途。也就是在这些基础设施上安装大量使用EnOcean技术的加速度传感器等装置,随时测量振动值等数据*3。

  3 一检测到异常,可马上开展详细的检查和维护。

  对于安装在基础设施上的传感器来说,无需电池的EnOcean技术是理想的选择。因为“关乎人命的基础设施不允许出现传感器电池耗尽而停止工作的现象。但是,如果为了避免这种情况而频繁更换电池,维护工作就会变得很麻烦”(罗姆)。

  把EnOcean技术运用于基础设施也面临着问题即使利用928MHz频带,使通信距离达到100m左右,也不能满足需要。为此,罗姆正在探讨使用928MHz频带是否有可能使EnOcean技术的通信距离延长到1km左右。

  实现的重点在于如何有效利用能量采集技术创造的有限的电能。罗姆为此制定的方针是积极采用自主技术。比方说,罗姆拥有半导体非易失性逻辑技术这项自主技术。现行半导体的逻辑电路存在易失性,电源基本要一直保持打开的状态。而使用非易失性逻辑技术的话,就可以在通常状态下关闭电源,只在处理时打开电源,待处理结束后,再马上关闭电源。利用这项技术,可以大幅减少EnOcean产品的耗电量。

  重视面向医疗的体域网

  在获取大数据这个用途中,除了基础设施,罗姆还看好另一个用途,那就是面向医疗和保健等领域的近距离无线通信网络“体域网(BAN)”。例如,把基于EnOcean技术的创可贴型传感器贴在皮肤上来收集脉搏、体温等人体数据。这种用途虽然无需基础设施那样长的通信距离,但是,“在通信距离相同的情况下,耗电量低于其他无线通信技术的特点可发挥作用”(罗姆)。

  把EnOcean技术用于BAN的课题在于难以通过能量采集发电。这是因为“贴在皮肤上的使用方法很难应用太阳能发电方式,而且不容易把振动有效转化成电能”(罗姆)。为此,罗姆现在正在研究配备纽扣电池等方法。

关键字:电池  布线  传感器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1118/article_20907.html
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