本文来历:物联传媒
本文作者:银匠
最近,无源物联网概念开端热起来了。在国际上,一家名为Wiliot的草创公司宣告获得了由软银愿景基金领投的2亿美元C轮融资,这个公司最典型的产品便是一款蓝牙传感器标签,不必电池,选用周围根据蓝牙协议的无线电波供电。在国内,也有深圳市每开信息技能有限公司等立异企业在测验在这个范畴进行打破。这个新式的范畴正在靠拢更多的目光。
1 什么是无源物联网
无源物联网望文生义,便是物联网设备没有选用电源(电池或许电线),也能正常作业,这听起来难以幻想,乃至是违反物理学能量守恒的原理。
但事实上,无源物联网设备作业并不是不必电,而是它能够从周围环节中捕捉动力,以保持设备的正常作业。
在咱们周围,有许多能量能够运用,比方说光、4G、5G信号等等,无源物联网便是打这些微能量的主见。无源物联网也能够经过多种方法完结。
榜首种便是经过收集周围环节中的无线电波能量来完结。比方说4G信号,5G信号,wifi信号,蓝牙信号等等,每一种无线电信号,都是一种能量传输。
这也是无源物联网最受重视的方法,由于一个物联网设备要正常运作,除了获取作业能量之外,还需求将数据信息进行传输,而信号的传输也是依托无线电信号,因而,选用无线电方法既能够获取能量,也能够传输信号,让体系十分的简练,一起本钱、尺度等都能够做到很低。
第二种常见的便是收集太阳能供电,太阳能供电能够获取许多电能,可是体系杂乱,本钱高,在某些场景适用,可是关于大规模,低本钱的物联网使用场景而言,很明显是不适用的。
第三种,便是按压式发电,经过机械力改动资料的形变而发生电流,这种方法也有一些比较适用的场景,比方说开关,遥控器等。但这种需求直接着手的方法,很明显,在大多数的场景中也不适合。
所以,在本文中,咱们要点评论无线电信号的无源物联网方法。
2 为什么需求无源物联网,它有啥含义
为什么无源物联网的概念能够如此吸引人?咱们能够看下面这个图。
在之前各类关于物联网商场前景介绍的PPT中,都只要上面的3层,即高速物联网(比方5G,LTE Cat．4等),中速物联网(LTE Cat．1、eMTC等)、与低速物联网(NB-IoT、LoRa等),这些都是有源的物联网技能。
其间低速物联网设备数量能够到达百亿等级,现在加上无源物联网之后,IoT的设备衔接数量能够到达千亿等级,信任,在未来的各类PPT中,咱们会经常看到这个图。
当然,无源物联网的含义也不只是将IoT设备的潜在商场扩展了一个数量级这么简略,由于无源物联网设备的特性越来越受商场的追捧。
榜首,便是不需求电池,不必电池一方面是意味着本钱的下降,在有源物联网中,电池自身的本钱以及电池的替换本钱也都比较高,无源物联网标签就能够做到很低的本钱,比方说现在的通用型UHF RFID标签的价格能够做到2-3毛钱(RMB)的水平,这在有源物联网中是不敢幻想的。
别的一方面便是对节能环保的友爱,电池的出产运用了许多的金属与化学物品,在环保方针日趋严厉之下,无源物联网是一种趋势。
第二,便是标签能够做到很轻盈,没有了电池的捆绑,无源物联网的标签能够做到贴片式的产品形状,有更高的使用灵活性。
3 无源物联网的技能可行性
关于无源物联网的技能可行性,笔者与职业的资深人士也有过沟通。
从技能视点来说,无源物联网也不是啥新鲜概念,RFID便是一种很老练的无源物联网技能,而且每年的出货量都有数百亿的等级。
无线电波的无源物联网的计划首要分为吸收无线电供电环节与发射信号被接纳机接纳这两个环节。
先说从无线电信号获取能量环节,这个环节最要害的器材便是天线,天线获取电磁才干依照技能品种的差异首要分为两类。
一类是感应耦合,天线的形状为线圈,电磁能量的传送是在感应场区域(似稳场)中完结,因而作业的间隔就会很近,比方NFC(高频RFID的一种)的作业间隔就小于10cm,低频RFID(125kHz-132kHz)与高频RFID(13．56MHz)的天线就选用的这种方法。
线圈型RFID天线图
第二类为微波辐射体系,电磁能量的传送是在远场区域(辐射场)中完结,因而天线的品种首要是偶极子天线和微带天线,远场辐射天线通常是谐振式的。
(a)标签偶极子天线 (b)阅读器平板微带天线
常见超高频RFID天线代表,来历:《物联网UHF RFID技能、产品及使用》
UHF RFID、蓝牙、wif等通讯技能的无源物联网计划的天线是选用这种方法才干有更远的作业间隔,(首要是取电的间隔)。
再说信号发射方面,当电子元器材获取了正常的作业电流,其发射信号的间隔与方法就与有源物联网没有差异了。
所以,在无源物联网计划中,最大的技能难点便是怎么去获取作业电流,由于电磁能量的密度跟着间隔的变远衰减许多,因而,获取能量的间隔便是无源物联网计划的作业间隔。
在实践使用中,无源物联网计划都会尽量选用作业电流很低的元器材,假如作业频次不是很高,但元器材的作业电流又相对较高的话,能够经过加电容贮存必定的电量,再经过电容放电的方式进行作业。
很明显,周围弱小环节的蓝牙或许wifi信号是无法完结能量供应的,一般需求独自加一个能量源,RFID体系中是读写器供给能量源,蓝牙或许wifi计划也需求独自的基站或许相似的设备。
所以,典型的无源物联网体系作业流程为:
