中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
EE TIMES日前刊載Transworld Data公司總裁瑪麗·夏克利特（Mary E. Shacklett）的文章稱(chēng)，以前一些戰場(chǎng)傳感器在部署幾個(gè)月(如果不是幾周的話(huà))之后就沒(méi)電了，而現在更換紐扣電池之前，它們可以持續四年提供有價(jià)值的情報。這是美國國防部高級研究計劃局（DARPA）在2020年5月完成的近零功率射頻和傳感器操作(N-ZERO)項目中取得的引人注目的成果之一。
DARPA在2015年開(kāi)始了這項計劃，目的是尋找解決物聯(lián)網(wǎng)電池壽命限制的方法，這樣傳感器就可以部署在戰場(chǎng)上，探測震動(dòng)、光、聲音或其他戰場(chǎng)信號，而不需要頻繁更換。
DARPA微系統技術(shù)辦公室的項目經(jīng)理本杰明·格里芬說(shuō):“N-ZERO計劃為由特定物理或無(wú)線(xiàn)電頻率(RF)簽名觸發(fā)的不插電無(wú)人值守系統建立了睡眠_持續警報感知能力。數年的傳感器壽命將使傳感技術(shù)在缺乏固定能源基礎設施的地區實(shí)現成本效益和安全部署?！?/p>
傳感器技術(shù)的改進(jìn)正在進(jìn)行中，傳感器能力可能會(huì )擴大。格里芬認為，射頻、聲學(xué)和紅外(IR)喚醒能力是N-ZERO項目開(kāi)發(fā)的最成功的感應系統。這些近零功率的傳感器發(fā)送無(wú)線(xiàn)電信號進(jìn)行通信(RF)，測量聲級(聲學(xué))，并檢測紅外(熱)輻射。
格里芬解釋說(shuō):“最讓我們高興的是表現最好的電池的耗電量，基于紐扣電池，電池壽命預計將從4周延長(cháng)到4年?！北M管取得了這些成功，在N-ZERO計劃中測試的傳感器的電池壽命仍然受到已確認事件的處理和通信以及電池本身的自放電的限制。
一個(gè)積極的方向是超低功耗Arm處理器的開(kāi)發(fā)。Arm M0N0處理器實(shí)現了10-nW待機功率和20-60 μW/MHz有源功率水平，具體取決于應用。傳感器電源關(guān)斷允許用戶(hù)在只讀存儲器(ROM)中存儲信息，可訪(fǎng)問(wèn)而不遭受從芯片外的非易失性存儲器恢復數據的功率損耗。
Arm芯片也有能力在一組電池上運行幾十年，因為它們的耗電量非常低。相比之下，傳統的紐扣電池在睡眠模式下可能有好幾年的使用壽命，但在這個(gè)時(shí)間長(cháng)度之外它就不能正常工作了。
固態(tài)傳感器
與此同時(shí)，固態(tài)傳感器開(kāi)始出現在國防市場(chǎng)上。這些傳感器不是最初的N-ZERO計劃的一部分，但它們正在國防部應用場(chǎng)景中進(jìn)行測試。
Cymbet技術(shù)和客戶(hù)解決方案副總裁杰夫·薩瑟（Jeff Sather）說(shuō):“我們已經(jīng)與國防部和國防部分包商在低功耗傳感器領(lǐng)域進(jìn)行了合作?！盋ymbet是一家小型的固態(tài)電池生產(chǎn)商。杰夫說(shuō):“他們想要最小化傳感器組件，同時(shí)也能夠使用太陽(yáng)能等替代電池充電資源。我們所做的是將微型固態(tài)電池和傳感器集成在一塊芯片上。使用固態(tài)電池，你不會(huì )有電池泄漏和火花或火災的風(fēng)險，但這些集成的、固態(tài)電池、低功率傳感器的成本并不便宜。每個(gè)傳感器大約1美元，而使用傳統液體鋰電池的低功耗硬幣電池傳感器大約25美分?！?/p>
與固態(tài)電池技術(shù)集成的近零功率傳感器的價(jià)格可能會(huì )下降，這可能使固態(tài)傳感器成為下一個(gè)流行的低功率傳感器選擇，但目前DARPA的N-ZERO項目主要使用紐扣電池。
