- 擺脫電池困境：基于無電池傳感器的工業“物聯網”平臺
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2020/8/25
初創公司Everactive使用超低功耗芯片在無電池傳感器上運行其工業“物聯網”平臺。信用：圖片由Everactive提供
Everactive提供了未來的工廠，不包括電池。
許多分析師預測，在未來十年內將投入使用的工業“物聯網”（IoT）設備數量將會激增。傳感器在這些預測中起著重要作用。
不幸的是，傳感器有其自身的缺點，其中許多是由于能量供應有限和電池壽命有限所致。
現在，初創公司Everactive已開發出全天候運行的工業傳感器，需要的維護最少，并且可以使用20年以上。該公司不是通過重新設計電池來制造傳感器，而是完全取消了它們。
關鍵是Everactive的超低功耗集成電路，該集成電路從室內光和振動等來源收集能量以生成數據。傳感器將數據連續發送到Everactive的基于云的儀表板，該儀表板為用戶提供實時見解，分析和警報，以幫助他們利用工業IoT設備的全部功能。
Everactive聯合首席技術官David Wentzloff SM '02，Ph''07說：“所有這些都由支持連續監視的超低功耗芯片實現。” “因為我們的電源是無限的，所以我們不會做出權衡取舍，例如關閉無線電或做其他（限制）操作以節省電池壽命。”
泵監控傳感器
Everactive傳感器的關鍵是其超低功耗集成電路，該集成電路從室內光和振動等來源收集能量以生成數據。圖中為監控泵的傳感器。信用：圖片由Everactive提供
Everactive在其芯片上構建成品，客戶可以快速大量部署。它的第一個產品是監控疏水閥，該疏水閥可將冷凝水從蒸汽系統中釋放出來。此類系統用于各種行業，Everactive的客戶包括石油和天然氣，造紙和食品生產等行業的公司。Everactive還開發了一種傳感器，用于監視旋轉機械（例如電動機和泵），該傳感器在第二代無電池芯片上運行。
通過避免與其他傳感器相關的成本和限制，該公司認為，它在以物聯網為動力的向未來工廠的過渡中發揮了重要作用。
“這項技術完全無需維護，無需電池，由收集的能量供電，并且始終與云連接。您可以用很多方法來做，很難把頭纏起來。”溫茲洛夫說。
Wentzloff和他的Everactive聯合創始人兼聯合首席技術官Benton Calhoun SM '02，PhD '06從在麻省理工學院開始，就從事低功耗電路設計已有十多年了。他們倆都在Anantha Chandrakasan的實驗室中完成了博士學位的工作，Anantha Chandrakasan目前是范內瓦爾·布什（Vannevar Bush）電機工程和計算機科學教授，也是麻省理工學院工程學院的院長。Calhoun的研究集中在低功率數字電路和存儲器上，而Wentzloff的研究集中在低功率無線電上。
在獲得博士學位后，兩人都成為了他們就讀的本科學校的助理教授-密歇根大學的Wentzloff和弗吉尼亞大學的Calhoun-至今仍在教書。即使在該國不同地區定居之后，他們仍繼續進行合作，申請聯合資助，并建立結合了他們研究領域的基于電路的系統。
合作并非孤立事件：創始人與MIT的許多聯系人保持著聯系。
“到目前為止，我一直與同事和教授保持聯系，”溫茲洛夫說。“這是一個很棒的團隊，特別是當您談論集成電路領域時。這是一個很棒的社區，我真的很珍視并欣賞這種經驗以及與之形成的聯系。麻省理工學院對我的職業生涯留下的最長印象是與我繼續保持聯系的人們。我們都在互相幫助。”
Wentzloff和Calhoun的學術實驗室最終創建了一個無需電池的生理監護儀，該監視器可以跟蹤用戶的運動，溫度，心率和其他信號，并將該數據發送到電話，而這些操作都是依靠從人體熱量中獲取的能量來進行的。
Wentzloff說：“那是我們決定將這種技術商業化的時候。”
2014年，他們與半導體行業資深人士Brendan Richardson合作推出了公司，最初名為PsiKick。
最初，當Wentzloff將公司描述為“車庫里的三個人和一條狗”時，創始人試圖重新設計電路設計，其中包括傳感器接口，處理能力，內存和無線電信號等完整計算系統的功能。他們還需要整合能量收集機制和電源管理功能。
溫茨洛夫回憶說：“我們把板巖擦干凈了，并且有了一個新的起點。”
創始人最初試圖將其芯片出售給公司以在其之上構建解決方案，但他們很快意識到該行業對無電池芯片還不夠熟悉。
Wentzloff說：“這具有一定的教育水平，因為有一代工程師習慣于使用電池供電的芯片進行系統設計。”
學習曲線使創始人開始為客戶構建自己的解決方案。如今，Everactive將傳感器作為更廣泛服務的一部分提供，該服務結合了無線網絡和數據分析功能。
該公司的傳感器可以通過微小的振動，工廠內昏暗的100 lux的燈光以及低于10 華氏度的熱差來供電。這些設備可以感應溫度，加速度，振動，壓力等。
該公司表示，其傳感器的運行成本大大低于傳統傳感器，并且避免了部署數千個電池供電設備所帶來的維護麻煩。
例如，Everactive考慮了部署10,000個傳統傳感器的成本。假設電池使用壽命為三年，則客戶每年平均需要更換3333塊電池，每天更換9塊以上。
下一場技術革命
通過節省維護和更換成本，Everactive客戶可以部署更多傳感器。結合這些傳感器的近乎連續的操作，使操作的可視性達到了新的高度。
Calhoun說：“（如果您愿意的話，[取消對傳感器安裝的限制]開始讓您對總體運行方式有了第六種認識。“ “真令人興奮。客戶想揮動魔杖，并確切地知道他們感興趣的地方到底發生了什么。部署成千上萬個傳感器的能力使您接近魔杖。”
Wentzloff相信，由于已經部署了數千個Everactive的疏水閥傳感器，其用于電機和其他旋轉機械的傳感器將對物聯網市場產生更大的影響。
除了Everactive的第二代產品，創始人還說他們的傳感器距離半透明，靈活和郵票大小還差幾年。那時，客戶只需要將傳感器粘貼到機器上即可開始生成數據。這種易于安裝和使用的影響將遠遠超出工廠范圍。
“您聽說過智能交通，智能農業等，” Calhoun說。物聯網有望使我們的所有環境變得智能，這意味著人們正在了解正在發生的事情，并利用這些信息使這些環境以預期我們的需求并盡可能高效的方式運行。我們相信無電池感應是實現這一愿景所必需的，也是不可避免的，我們很高興能成為下一次計算革命的一部分。”
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