能量采集驱动无电池传感器，引领下一轮物联网革命

物联网（IoT）采用全球激增，但快速扩张给工程师和决策者带来复杂挑战。预测显示到 2025 年全球物联网网络可能连接超 750 亿设备，这一数字凸显构建稳健、可扩展解决方案的紧迫性。

业内专家预见未来数百万电子设备共享统一通信结构——通常是通往云服务的无线链路。为支撑该生态系统爆炸性数据需求，创新传感器技术至关重要。

"我认为物联网下一个挑战将聚焦于识别哪些设备将成为物联网一部分。仅因为技术上可设计智能设备，不一定意味着让每个设备接入物联网都有价值，" ON Semiconductor 技术营销经理 Greg Rice 说。

联网传感器将在汽车、工业自动化、智能家居、消费电子、农业和移动健康发挥关键作用。预计 2025 年日均流量 125 EB，高效管理这数据洪流将是关键障碍。

Rice 强调将每个边缘生成的字节发送至云端会拥塞网络基础设施。"在物联网边缘执行基本数据分析和聚合，比通过云端发送所有数据到网络核心更高效，" 他指出。

能量采集是维持物联网指数增长的关键。主要障碍是采集效率和设备可靠性。采集供电设备常在微小功耗预算运行，迫使设计师在性能与消耗间平衡。

另一挑战在于能源源头。太阳能设备白天适用但夜间失效，射频采集设备需要足够强电磁场。扩大射频场支持广泛采集也引发重要健康风险考量，必须严格评估。

ON Semiconductor 推出尖端无线无电池传感器套件——Smart Passive Sensors™ (SPS) 系列——在网络边缘监测温度、压力、湿度和接近度。这些传感器适合电池更换不切实际的远程或大规模部署。

SPS 传感器是无电池、无微处理器的 RFID 标签，使用行业标准 UHF Gen 2 协议通信。当 RF 读写器询问时，标签从信号采集能量，无需专用电源即可快速准确读数。

图 1：SPS 传感器功能框图

Rice 解释："该传感器网络设计用于射频能量采集。中心传感器枢纽通过连接天线发射射频功率，单个传感器节点无线无电池，通过将周围射频场转化为电力运行。"

如图 2 所示，每个传感器枢纽集成读写器模块——处理协议特定通信并暴露原始数据（EPC、Temp、RSSI、Code 等）——和处理模块聚合格式化数据供进一步分析。枢纽支持 Wi-Fi、以太网、蓝牙等协议向云转发传感器数据。

图 2：传感器枢纽框图

整体架构见图 3：枢纽从多个传感器收集数据并通过云与其他设备通信，赋能新物联网应用。

图 3：传感器物联网架构

感测模块核心是来自 RF Micron 的 Magnus-S2© Sensor IC，一款由 UHF 读写器射频能量采集供电的 UHF RFID 芯片。Magnus-S2 包含专利自调谐 Chameleon 引擎，优化射频前端适应多变环境条件。在 FCC 定义 UHF 和 ETSI UHF 频段均可工作，提供紧凑无电池方案，轻松适配尺寸受限应用。

SPS 系列包括：

• 温度传感器，用于金属、非金属、陶瓷表面被动感测——适合数据中心和工业环境预测性维护。
• 湿度传感器，用于塑料、木材、陶瓷、土壤、灰泥被动检测——用于漏水检测和质量控制。
• 液位传感器，通过薄塑料表面被动感测液体。

随着连接设备持续增长，物联网成败取决于传感器性能与能力。无电池、无线传感器与云端分析无缝集成，赋能数据中心、工业维护、建筑、电力分配、冷链物流、数字农业和医疗的智能监测。

>> 本文原发于姊妹站 Power Electronics News。