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羅姆布局無需電池、無需布線、無需維護的傳感器技術

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年07月13日  

無需電池、無需布線、無需維護。具有這些特點的EnOcean無線通信技術是基礎設施管理、保健等領域獲取各種數據的最佳選擇半導體公司羅姆抱著這樣的想法,將利用EnOcean公司的無線通信技術,開展獲取大數據方面的業務。


EnOcean是由原西門子員工于2001年創辦的一家供應半導體產品的無廠風險公司。雖說是風險公司,但實力卻不容小覷。推動EnOcean技術開發的行業團體EnOceanAlliance在全球擁有300多家成員公司,其中有村田制作所、歐姆龍、太陽誘電等約30家日本公司。


已被用于25萬多棟建筑物


羅姆研究開發本部的谷內光治介紹說,大多數公司采用EnOcean技術的原因是,在面向傳感器網絡的技術中,EnOcean明顯優于其他無線通信技術。該技術最大的優勢在于不要電池(圖1)。EnOcean技術是專為傳感器網絡開發的,通信所需能量遠遠小于其他無線通信技術。具體來說,耗電量是ZigBee的1/10以下,藍牙的1/100以下,WiFi的1/1000以下。


圖1:EnOcean產品的內部基本構成


配備能量轉換和傳感器等功能,無線傳感器模塊無需電池。


摘自EnOceanAlliance的演講資料。羅姆供應。


EnOcean不僅能耗小,還具備其他無線通信技術沒有的特點利用了能量采集(環境發電)技術。能夠把動作、振動、溫度、光等轉化而來的能量用于無線通信。因此,EnOcean可以不使用電池。


EnOcean的市場已經成形,以歐美為中心,包括學校、寫字樓、機場、車站、廠等在內,現在已經有25萬多棟建筑采用了這項技術*1,有100多家公司推出了1000余種與EnOcean技術兼容的產品(圖2)。與過去的無線開關相比,這些產品都具有無需內置電池等特點。


圖2:EnOcean產品示例


摘自EnOceanAlliance的演講資料。羅姆供應。


*一日本的辦公樓、購物中心、廠等也已經開始采用。


例如,使用EnOcean技術的照明開關是利用開關動作出現的能量無線傳輸信號,不需電池就能工作;檢測門窗開閉狀態的傳感器則是利用室內微弱的光線發電,無線傳輸開關信息,也不用電池。


在支持白金頻帶上擁有優先權


在眾多公司紛紛推出使用EnOcean技術的產品之時,羅姆發展EnOcean技術的力度之大引人注目。2012年十月,羅姆成了EnOceanAlliance的推廣公司(promotor)。包括羅姆在內,推廣公司在全球只有9家,亞洲只有羅姆1家。也就是說,羅姆是開拓亞洲地區巨大市場的核心,有廣闊的空間發揮其力量。實際上,羅姆在2013年四月已經開始面向日本和亞洲其他地區的客戶銷售EnOcean產品。


有關EnOcean產品,羅姆的目標是結合自主技術,推出獨家產品。


為此,該公司現在正在大力開發使用傳輸特性優異的白金頻帶,也就是928MHz頻帶的EnOcean產品。按照標準要求,目前的EnOcean產品在日本要使用315MHz頻帶。使用315MHz頻帶時,EnOcean產品的通信距離約為30m。通信距離雖然遠于ZigBee(15m左右)、藍牙(10m左右)、WiFi(10~15m),但沒有決定性的差別。


而假如使用928MHz頻帶,通信距離可以延長到100m左右。而且,關于928MHz頻帶的EnOcean產品,羅姆目前在銷售上擁有優先權(谷內光治)*2。該公司的目標是在2013年底前后開始量產。這樣的話,與其他經營EnOcean產品的公司相比,羅姆的產品就會實現明確的差異化。


*2羅姆正在作為推廣公司,為把928MHz頻帶納入EnOcean標準而積極開展活動,估計這將使該公司占得先機。


瞄準基礎設施監控用途


除了采用新頻帶以外,羅姆還為EnOcean技術設想了一個很有前景的用途獲取大數據,例如橋梁和高速公路等基礎設施的監控用途。也就是在這些基礎設施上安裝大量使用EnOcean技術的加速度傳感器等裝置,隨時測量振動值等數據*3。


*3一檢測到異常,可馬上開展詳細的檢查和維護。


關于安裝在基礎設施上的傳感器來說,無需電池的EnOcean技術是理想的選擇。因為關乎人命的基礎設施不允許出現傳感器電池耗盡而停止工作的現象。但是,假如為了防止這種情況而頻繁更換電池,維護工作就會變得很麻煩(羅姆)。


把EnOcean技術運用于基礎設施也面對著問題即使利用928MHz頻帶,使通信距離達到100m左右,也不能滿足要。為此,羅姆正在探討使用928MHz頻帶是否有可能使EnOcean技術的通信距離延長到1km左右。


實現的重點在于如何有效利用能量采集技術創造的有限的電能。羅姆為此制定的方針是積極采用自主技術。比方說,羅姆擁有半導體非易失性邏輯技術這項自主技術。現行半導體的邏輯電路存在易失性,電源基本要一直保持打開的狀態。而使用非易失性邏輯技術的話,就可以在通常狀態下關閉電源,只在處理時打開電源,待處理結束后,再馬上關閉電源。利用這項技術,可以大幅減少EnOcean產品的耗電量。


重視面向醫療的體域網


在獲取大數據這個用途中,除了基礎設施,羅姆還看好另一個用途,那就是面向醫療和保健等領域的近距離無線通信網絡體域網(BAN)。例如,把基于EnOcean技術的創可貼型傳感器貼在皮膚上來收集脈搏、體溫等人體數據。這種用途雖然無需基礎設施那樣長的通信距離,但是,在通信距離相同的情況下,耗電量低于其他無線通信技術的特點可發揮用途(羅姆)。


把EnOcean技術用于BAN的課題在于難以通過能量采集發電。這是因為貼在皮膚上的使用方法很難應用太陽能發電方式,而且不容易把振動有效轉化成電能(羅姆)。為此,羅姆現在正在研究配備紐扣電池等方法。


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