无需需电池,能量采集技术魅力足

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          能量采集(energy harvesting)技术的发展至少已有20年的历史,适合应用在建筑物监控、量测工具,以及安装在不容易拆卸之处、专门监测建筑物结构状态等方面的所谓“永久性装置(perpetual devices)”。由于应用广泛,该技术也逐渐受到产业界的重视。 

          那些永久性装置的关键特性,就是他们能无限期执行任务,而且使用者不用担心换电池的问题。在美国加州嵌入式系统会议(Embedded Systems Conference)期间的一场能量采集技术座谈会上,与会者针对二十年来该技术的发展历程分享了不少意见;多数人都认为,无线与低功耗电子组件的发展,以及传感器、MEMS等组件的演进,是对今日能量采集技术造成基础性变革的因素。 

          德州仪器(TI)的工程经理Dave Freeman表示,低功耗电子组件与无线技术的发展,让能量采集技术打开在许多应用领域的“能见度”。伊利诺大学(University of Illinois)副教授Patrick Chapman也同意,由于无线通讯组件的功耗越来越低,是让小型能量采集装置终于找到“用武之地”的主要因素。 

          自动化解决方案供货商EnOcean的应用工程师Eugene You补充指出,无线组件的成本越来越低、让永久性装置的应用越来越广泛,这也是量采集技术日益蓬勃发展的原因。电池制造商Cymbet的行销副总裁Steve Grady还表示,使用能量采集装置也会需要电力储存设备,例如该公司正在开发的一种长寿命薄膜电池。 

          但无论是哪一种新技术,都需要有大量需求来推波助栏,才能降低技术的成本,并使该技术成为广泛应用的主流;而能量采集技术的“杀手级应用”为何? 

          MEMS技术专家Perpetuum的业务开发总监Keith Abate认为,答案是无线应用;TI的Freeman则指出,许多不同应用的“无线感测网络”将会推动能量采集技术的普及。而Cymbet的Grady将智能建筑(smart buildings)与智能监测(intelligent monitoring)方案视为能量采集技术的杀手级应用:“我认为各种经济振兴方案将有助于增加能量采集技术的应用。” 

          伊利诺大学的Chapman透露,最近的技术新进展让MEMS传感器未来可能变成具备能量采集技术的组件;而他认为,可能需要植入人体的医疗传感器应用会是上述这类能量采集组件的杀手级应用。而能量采集技术应用的“圣杯”,也就是该技术与无线组件或传感器的结合。 

          透过能量采集装置的协助,一套系统能收集/处理信息、或是传送并分析其内容;而这类信息的共通性也是一个需要关注的议题。对此Cymbet的Grady则认为,在该领域使用网际网络通讯协议(IP)是合适的,如此一来,收集自不同无线感测网络的资料就能整合在一起。 

          不过使用IP的问题在于,这对无线组件的耗电量太大,此外如果使用IP,就需要为成千上万个传感器都指定一个IP地址。而针对各种无线感测网络开发标准通讯协议的工作,目前还仅在起步阶段。 

          Grady表示,无线感测网络可使用的技术,包括Wi-Fi、蓝牙(Bluetooth)、ZigBee等等;但若缺乏共通性,恐怕难以形成真正的能量采集杀手级应用。

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