《電子技術(shù)應(yīng)用》
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無源數(shù)字式紅外傳感器能進(jìn)行自我供電調(diào)節(jié)

2017-09-17
關(guān)鍵詞: 傳感器 電源 能量 電力

近日,在為美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DAPRA)項(xiàng)目做研究的美國東北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)推出了一款新型的傳感器,該傳感器可以在信號(hào)傳輸間斷期間停止耗電,實(shí)現(xiàn)自我休息。

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據(jù)了解,目前,最先進(jìn)的傳感器使用的都是有源電子元件來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測,而且即使在沒有信號(hào)傳輸?shù)臓顟B(tài)下,它們也會(huì)不斷消耗電力,這極大地限制了傳感器的使用壽命,因此間接阻礙了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

而這款紅外數(shù)字化傳感器將打破這一瓶頸,讓其更加智能。它是通過檢測紅外線來實(shí)現(xiàn)對(duì)自身的開啟,雖然人眼看不見紅外線,但是生活中如人類、汽車和火等都能發(fā)出紅外線信號(hào),于是當(dāng)紅外線信號(hào)出現(xiàn)時(shí),該傳感器就自動(dòng)開啟,而當(dāng)信號(hào)消失時(shí),傳感器將自動(dòng)關(guān)閉,進(jìn)入休眠狀態(tài)。

此紅外數(shù)字化傳感器是由等離子體增強(qiáng)的微機(jī)械照明開關(guān)(PMP)組成,從內(nèi)部機(jī)理上來看,當(dāng)射線出現(xiàn)時(shí),該傳感器會(huì)根據(jù)程序設(shè)定好的光譜波長要求來檢測收到的光信號(hào),并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能,使內(nèi)部兩個(gè)電觸點(diǎn)產(chǎn)生導(dǎo)電通道,從而開啟并持續(xù)為傳感器的運(yùn)作供電,而無需外接電源來為之供電。

此外,該傳感器的輸出是數(shù)字信號(hào),即當(dāng)傳感器暴露在紅外線中時(shí),輸出端具有導(dǎo)通/截止電導(dǎo)比>1012和亞閾值斜率>9 dec nW-1的截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換特性。

對(duì)此,DAPRA的項(xiàng)目經(jīng)理Troy Olsson在其博客中描述道:“首先,紅外信號(hào)源的能量啟動(dòng)了傳感元件,且促成了關(guān)鍵傳感器部件的物理運(yùn)動(dòng);接著,這些運(yùn)動(dòng)維持開路元件的機(jī)械閉合狀態(tài),從而反過來保持元器件對(duì)紅外信號(hào)的持續(xù)檢測,這樣一種循環(huán)恰好實(shí)現(xiàn)了一種持續(xù)供電狀態(tài)。”

關(guān)于該技術(shù)的應(yīng)用,Olsson還表示,每個(gè)傳感器將會(huì)根據(jù)需求采用多個(gè)特定傳感元件,每個(gè)元件都會(huì)被調(diào)諧以吸收特定光波長,這樣它們將組成能夠分析出紅外光譜的復(fù)雜邏輯電路。因此,實(shí)際應(yīng)用中,我們就可以根據(jù)能量來源和需求的不同,生產(chǎn)特定的傳感器元件。

一直以來,在惡劣環(huán)境下布局無線傳感器網(wǎng)絡(luò),電池壽命問題都是一大核心問題,顯然,此款紅外數(shù)字傳感器為此類問題提供了解決辦法和新思路。此外,隨著“無人”概念在眾多行業(yè)的興起,考慮到電力浪費(fèi)等問題,為降低成本,采用此種傳感器亦不失為一種優(yōu)選。


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