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電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）全球的傳感器市場在持續(xù)的技術(shù)工藝革新、需求升級中呈現(xiàn)出了快速增長的趨勢。尤其當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)概念火熱，物聯(lián)網(wǎng)和傳感器深度綁定，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要大量的傳感器來收集各類環(huán)境信息。

對于有線的連接或者采用電池供電的傳感器來說，很少遇到斷電的情況。而很多物聯(lián)網(wǎng)的傳感器部署范圍廣，距離遠(yuǎn)，這些場景不可能用有線連接或是電池供電，那對于需長期監(jiān)測、電池又不易更換或者無法長距離有線連接的應(yīng)用使用傳感器就成了難題。

無源傳感，轉(zhuǎn)換型能量利用

對傳感器進(jìn)行分類，可以分為有源傳感和無源傳感，無源傳感器也稱為能量轉(zhuǎn)換型傳感器，最明顯的特征就是它不需要外部電源，即不需要使用外接電源的傳感器且可以通過外部獲取到能源的感應(yīng)傳感器。

不需要外部電源的傳感器，一般圍繞振動(dòng)，應(yīng)變，溫度和光來做文章，比較有代表性的就是利用熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)的這些傳感器。在傳感器節(jié)點(diǎn)上，壓電式和電磁式收集振動(dòng)能量，熱電式收集的是溫差能量，傳感器利用這些效應(yīng)完成能量的轉(zhuǎn)換用以支持自身的工作。

振動(dòng)能量屬于動(dòng)能，是廣泛存在于環(huán)境中且很容易獲得的能量之一，利用一個(gè)與周圍環(huán)境振動(dòng)主頻率發(fā)生諧振的質(zhì)量塊收集振動(dòng)能量，比如壓電力傳感器。利用收集能量的膜片，配合其他電氣元件和機(jī)械元件通過振動(dòng)式的韻律把待測的壓力轉(zhuǎn)換成為電量，進(jìn)而完成相關(guān)測量工作。

太陽光和電磁波這一類都屬于輻射能，光電轉(zhuǎn)換現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，轉(zhuǎn)換后的電流電壓也相對穩(wěn)定，其應(yīng)用很常見，而且具有反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)。

電磁波典型的應(yīng)用是為人熟知的RFID，無源RFID標(biāo)簽通過RFID讀取設(shè)備傳輸?shù)碾姶拍軐?shí)現(xiàn)供電。當(dāng)讀取設(shè)備掃描無源RFID標(biāo)簽時(shí)，會(huì)向標(biāo)簽傳輸能量，從而使芯片和天線獲得足夠的電力，將信息傳回讀取設(shè)備。

熱能也能量轉(zhuǎn)換型傳感會(huì)使用的一類能量，因?yàn)樾枰M可能大的溫差來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，通常的環(huán)境下巨大的溫差不太容易出現(xiàn)，所以這種轉(zhuǎn)換要盡可能產(chǎn)生更高功率，比如熱電偶的應(yīng)用。

能量采集無源傳感拓展更多應(yīng)用

上面常見的環(huán)境能量轉(zhuǎn)換型通常都會(huì)面臨轉(zhuǎn)換的電量微弱難題，所以現(xiàn)在很多這類傳感會(huì)配置能量收集IC為傳感器收集到的能源提供高效率轉(zhuǎn)換。

一般來說，能量采集IC要能在μW到mW范圍內(nèi)對采集到的能量進(jìn)行高效轉(zhuǎn)換，同時(shí)自身的工作損耗要足夠低才能支持電能自足的節(jié)點(diǎn)。

同時(shí)，無線能量采集技術(shù)現(xiàn)在也正在不斷突破。無線能量采集也叫無線取電，即傳感器通過NFC從接口獲取能量。這種能量采集，讓傳感器不需要外部電源，接口在工作時(shí)通過NFC從傳入的射頻輻射功率傳感器接口和射頻傳輸獲取能量。

雖然目前取電功率在很多場景里還不足以支持傳感器完全擺脫電源的限制，但是在一些小功率場景中技術(shù)驗(yàn)證完全沒問題。隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，未來在物聯(lián)網(wǎng)傳感器應(yīng)用上空間還是很大的。

未來還能夠通過不同能量收集方式的融合，進(jìn)一步增強(qiáng)傳感器獲取能源的能力，提高能量轉(zhuǎn)換的效率和功率。

小結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用鋪開，肯定會(huì)面臨很多電能供給問題，無源傳感給未來多樣的傳感配置提供了很好的解決方案。隨著技術(shù)的進(jìn)步，各種功能各種取能手段的無源傳感器在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代會(huì)在很多應(yīng)用里大顯身手。

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無源傳感為物聯(lián)網(wǎng)帶來靈活的傳感配置

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