Integration und mehr mit weniger erreichen

Projekt "Weniger für, mehr mit" im Landkreis Konstanz (April 2019).

Anonim

Von Debbie Sniderman, beitragender Autor
Wenn wir keine alternativen Energiequellen für optoelektronische Geräte mit ultraniedriger Leistungsaufnahme finden, die meistens schlafen, können wir mit weniger mehr erreichen? Sie sind hier, um zu bleiben, in Geräten wie E-Reader und Einzelhandelszeichen verwendet werden, mobile Fotodetektoren in Drohnen, Fotosensoren verwendet werden, um Wartung anzuzeigen, und als Gassensoren.
Laut Garcia Brooks, Field Applications Engineer für die Produktmarke OPTEK von TT Electronics, werden mehr Geräte, Displays und Sensoren für den Betrieb mit statischen Batterien oder alternativen Energiequellen entwickelt. Daher wird der Bedarf an hocheffizienten Geräten für die Technologieentwicklung immer wichtiger.

Abgesehen davon, dass sie klein sind, müssen batteriebetriebene Geräte im Modus mit extrem niedrigem Stromverbrauch betrieben werden; Andernfalls werden die Batterien schnell entladen. Ein Grund für diesen Trend ist Mobilität. "In der Vergangenheit konnten Optosensoren mit Drähten verbunden werden, aber heute sind Sensoren und Geräte über das Internet, drahtlos, über Bluetooth oder mobil, in Wearables, Telefonen oder Drohnen verbunden und werden mit Batterien betrieben", erklärt Brooks sagt.

"Dieser Wandel schafft viele innovative Ideen und war gut für die optoelektronische Sensorindustrie. Jetzt ist es nicht genug, dass Sensoren nur schlau sind; Sie müssen intelligent sein und selbst Entscheidungen treffen ", sagt er. "Wir müssen mehr Intelligenz hinzufügen, die früher in den peripheren Schaltkreisen war, in die Sensoren selbst, mehr Systeme in Chips, die ihre Umgebung ständig analysieren und feststellen, wann bestimmte Teile verwendet werden sollten und wann nicht. Ihre oberste Priorität ist Energieeffizienz. "

"Energiemanagement in Sensoren war in der Vergangenheit nie Teil der Gleichung. Das Motherboard hat es gehandhabt, im Falle eines Druckers oder in einem Motorsteuergerät in einem Auto. Jetzt ist es am üblichsten, diese Intelligenz zu haben und wettbewerbsfähig zu bleiben, indem man integrierte ICs mit Photodetektoren in einem einzigen Chip einsetzt ", sagt Brooks.

Die leistungsstärksten optoelektronischen Sensoren verbrauchen einstellige Mikroampere und der Trend geht nach unten zu Nano-Amps. Brooks prognostiziert, dass in etwa 10 Jahren, wenn sich Pico-Amp-Geräte vermehren, eine weitere Verbreitung optoelektronischer Sensoren in mobilen Anwendungen zu beobachten sein wird. An diesem Punkt verbraucht der Sensor weniger Energie als das Gerät.

"Es ist immer ein bewegliches Ziel, und die Technologie ändert sich ständig, und die Energie, die gewonnen wird, hängt von der Oberfläche der Fotozelle ab. Vor fünf Jahren konnten Fotozellen ihre Sensoren fünf Jahre lang in Betrieb halten, doch als die Dinge kleiner wurden, wollten die Kunden dasselbe mit einer Fotozelle machen, die halb so groß ist ", sagt er. "Bei Batteriegeräten werden zukünftige Batterietechnologien besser sein, und wir hoffen, dass es Batterien gibt, die mehr Ladung haben. Aber der Trend ist, mit dem, was wir derzeit haben, mehr zu machen. "

Eine weitere dramatische Veränderung ist, dass es nicht ausreicht, nur an Geräte-Hardware zu denken, sondern auch an deren Software. Vor Jahrzehnten wurden Geräte durch Hardware gesteuert. Die Steuerung erfolgt nun statisch über Batterien, die meiste Kontrolle erfolgt über Software und Hardware.

"Es ist wichtig, dass Designer die Softwareseite der Sensoren verstehen und verstehen, wie sie programmiert werden", sagt er. "Und es ist wichtig, das Energiebudget, das sie während der gesamten Lebensdauer der Batterie haben, zu verstehen. Ein Photosensor, der eine automatische Abgabe in einer Badezimmerseifenmaschine detektiert, schläft nach seiner letzten Verwendung und weiß nicht, wann der nächste Zyklus ist. Es muss eventuell alle fünf Sekunden aufgeweckt werden, um nach dem nächsten Zyklus zu suchen, oder es könnte zwei Sekunden dauern. "

Ultra-Low-Power-Geräte werden weiterhin mehr mit dem, was verfügbar ist, tun. Sie alarmieren Personen nicht nur während des normalen Betriebs, sondern können auch ein Signal über das Internet oder ein Netzwerk erkennen und senden, wenn die Batterie schwach ist. "Früher, wenn die Batterie leer war, würden sich die Leute einem Gerät nähern und es wäre ausgeschaltet. Jetzt müssen die Geräte den Benutzer warnen, wenn Wartungsarbeiten durchgeführt werden müssen ", sagt Brooks.

Nicht alle Ultra-Low-Power-Geräte müssen sich selbst aufwecken, wie dies bei Ultra-Low-Power-Displays der Fall ist, die nur dann mit Strom versorgt werden, wenn das Display gewechselt werden soll. Dies wird später in dieser Ausgabe besprochen. In jedem Fall ist Integration der Schlüssel, um mit weniger mehr zu erreichen.