【中國傳動網(wǎng) 技術(shù)前沿】 傳感器是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的重要組成部分。與十年前相比，傳感、無線功耗和計算成本都降低不少，而且可用性越來越高，因此推動了物聯(lián)網(wǎng)在過去五年的蓬勃發(fā)展。但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。如果想讓傳感器覆蓋工廠、城市、辦公室和家庭，就需要更好的電池，或者延長電池壽命?，F(xiàn)如今還沒有任何可操作性的方法去替換數(shù)十億或萬億傳感器內(nèi)的電池。

Psikick傳感器片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

所以，為了解決這個問題，眾多芯片公司正試圖制造低功耗無線電和處理器，還有一些公司也在投資能量收集技術(shù)。Psikick是一家成立了六年的創(chuàng)業(yè)公司，目前主要研究方向是建立由傳感器、無線技術(shù)和能量采集處理器組成的系統(tǒng)，解決與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的電力問題。Psikick開發(fā)的傳感器在無需電池的情況下壽命長達(dá)20年。據(jù)Psikick聯(lián)合創(chuàng)始人BenCalhoun說，“秘訣在于Psikick團(tuán)隊設(shè)計了適合任何傳感器的超低功耗環(huán)境”。該公司的傳感器通過運動、光或溫度變化來收集自身能量，功耗僅20微瓦左右。

據(jù)悉，這些傳感器每平方厘米可以收集大約10微瓦的能量。Psikick的想法是將他們放置在移動的工業(yè)設(shè)備上，提供傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)所需的電力。同時，也可以將他們放置在蒸汽疏水閥中，通過溫度變化來收集數(shù)據(jù)。這其中還有大量其他選擇，但首個系統(tǒng)將用于跟蹤工業(yè)環(huán)境中蒸汽疏水閥數(shù)據(jù)。很顯然，10微瓦的電能并不多，因此Psikick的創(chuàng)始人也意識到他們還需要設(shè)計其他不同類型的計算處理器和無線傳輸系統(tǒng)，以便在這樣的電力限制下運行。

Calhoun表示，該公司為片上系統(tǒng)（SoC）設(shè)計了多種元件，從而優(yōu)化系統(tǒng)，避免能源浪費。這些組件包括電壓轉(zhuǎn)換器和用于管理處理器能量流的電路等。Psikick的處理器本身采用了稱為“亞閾值邏輯”的技術(shù)，通過讓芯片在接近其最小電壓閾值時再執(zhí)行計算，該計算產(chǎn)生的功耗遠(yuǎn)低于正常水平。其他公司，如AmbiqMicro，也在探索這種技術(shù)。Ambiq還展示了其芯片與基于ARM的芯片相比，功耗降低了10倍。在無線電方面，Psikick的SoC具有始終在線的監(jiān)聽接收器和單獨的收發(fā)器來發(fā)送數(shù)據(jù)。

收發(fā)器用來傳輸數(shù)據(jù)，始終在線監(jiān)聽接收器的最低功耗版本運行在200納瓦，Calhoun說。Psikick工程師設(shè)計的無線協(xié)議已申請專利，主要專注于提高能效和降低延遲，而不是發(fā)送大量數(shù)據(jù)。Psikick沒有分享實際的傳輸速率或距離數(shù)據(jù)，當(dāng)考慮該傳感器是否適用于具體的工業(yè)環(huán)境時，這兩者是必須要考慮的因素。低傳輸速率和有限的計算能力意味著Psikick傳感器無法在任意環(huán)境中收集任意類型數(shù)據(jù)。Calhoun還表示，數(shù)以千計的Psikick傳感器都可以與Psikick的網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行通信。該實施方案將包括“在任一地方放置支持大型網(wǎng)絡(luò)的戳式（stamp-like）傳感器”。據(jù)悉，Psikick已從NEA（NationalEnvironmentAgency）籌集了一筆具體金額暫未公開的資金。