新型太陽能芯片可監(jiān)控窗戶狀態(tài)

時間:2015-01-07

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:IMS研究人員Dr.GerdvomB?gel博士和物理學(xué)家AndreasGoehlich克服了兩個挑戰(zhàn):首先,他們成功地將太陽能電池直接植入芯片的粗糙表面。其次,芯片的功耗是如此微弱以至于來自微弱太陽能的能量都可以維持幾個黑暗的小時。

一種新型的無線芯片可在窗戶開著的時候發(fā)出警告。通過這種方式,您可以避免在寒冷的日子將熱量散發(fā)到窗外。傳感器也可檢測出早期的入侵企圖,其核心是:這個無需維護(hù)的能源是由太陽能提供的。

在寒冷的季節(jié)經(jīng)常會遇到這種情況:你早上打開窗戶更換新鮮空氣而忘了再次將它關(guān)閉。恒溫器會報告低溫,加熱器便開始在窗外全速加熱。但開窗之于加熱或風(fēng)暴更加是一個問題。如果窗戶斜開著,這對于入侵者來說是個直接的邀請。最好有一個自動化系統(tǒng),可告知打開的窗戶并向租戶發(fā)出報警信號。目前確實有家庭和建筑系統(tǒng)可記錄窗戶狀態(tài)。而作為一個規(guī)則,傳感器需由電纜連接到家里或建筑本身的報警中心。在其他情況下,電池使用的是無線傳感器。但如果有幾個窗戶的話,改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電池可能導(dǎo)致相當(dāng)大的維修費用。

為此,杜伊斯堡因弗朗霍夫生產(chǎn)技術(shù)研究所微電子電路和系統(tǒng)IMS的研究人員發(fā)明的一款指甲大小的無線傳感器芯片,它可直接安裝在窗戶內(nèi)。微小的傳感器鍍有太陽能電池,它可實現(xiàn)自我供應(yīng)電源。

芯片厚度為10毫米,這相當(dāng)于隔熱玻璃的厚度。它安裝在玻璃之間的鋁合金型材上,這可維護(hù)窗戶之間的距離。由于窗戶空間,太陽能電池即使在黑暗的冬天也能獲得足夠的光。芯片集成了磁鐵和加速度傳感器,可記錄窗戶是臨時還是一直打開。芯片可以通過無線電發(fā)送信號給建筑內(nèi)的基站,如果窗戶保持打開太久的話。無線電芯片的應(yīng)用是不同的,它可以提醒業(yè)主定期通風(fēng)或者在他們離開家時而窗戶仍然是開著的的時候發(fā)出警告。此外,它提供了可靠的保護(hù)來對付入侵者,甚至是關(guān)閉窗戶。因為傳感器可以精確區(qū)分不同波動——例如,一個猛烈撞擊到窗戶上的球,或入侵者的撬棍以及打開窗框的扳手。在十分之一秒內(nèi),如果有任何可疑的話,系統(tǒng)檢測到干擾就會發(fā)出報警。

IMS研究人員Dr.GerdvomB?gel博士和物理學(xué)家AndreasGoehlich克服了兩個挑戰(zhàn):首先,他們成功地將太陽能電池直接植入芯片的粗糙表面。其次,芯片的功耗是如此微弱以至于來自微弱太陽能的能量都可以維持幾個黑暗的小時。芯片涂有大量導(dǎo)體路徑,從而使其表面變得非常不均勻。

目前IMS傳感器原型可以儲存足夠30小時黑暗的能量。這將導(dǎo)致在未來兩年會出現(xiàn)一個產(chǎn)品,甚至最多可以堅持兩周的黑暗。通過保持處理器和芯片的小體積,后者是非常省錢的。此外,研究人員構(gòu)建低功耗開關(guān),并設(shè)計非常短的無線協(xié)議。增加電量保護(hù)是因為傳感器總是會切換到睡眠模式。根據(jù)用戶的喜好,傳感器可以被設(shè)置為每隔幾分鐘,甚至幾秒鐘喚醒并測量。以色列公司SOLCHIP大約兩年就已著手IMS的太陽能電池芯片,它提供了開發(fā)了太陽能無線電芯片的動力。AndreasGoehlich的開發(fā)團隊成功整合了芯片表面的太陽能電池。使用這些太陽能電池,SOLCHIP試圖監(jiān)控以道路交通為例,或者院子里葡萄樹生長的氣候條件。

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