หน้าแรก > เว็บบอร์ด > วิศวกรคิดค้นไมโครชิปอัจฉริยะที่สามารถสตาร์ทและทำงานได้เองเมื่อแบตเตอรี่หมด

วิศวกรคิดค้นไมโครชิปอัจฉริยะที่สามารถสตาร์ทและทำงานได้เองเมื่อแบตเตอรี่หมด

โดย: SD [IP: 37.19.205.xxx]
เมื่อ: 2023-04-18 15:50:10
ปัจจุบัน แบตเตอรี่ในอุปกรณ์ IoT มีขนาดใหญ่กว่ามากและมีราคาแพงกว่าชิปตัวเดียวที่ใช้พลังงานถึงสามเท่า ขนาดจะถูกกำหนดโดยอายุการใช้งานของโหนดเซ็นเซอร์ ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อความถี่ที่ต้องเปลี่ยน สิ่งนี้มีผลสำคัญต่อค่าบำรุงรักษาและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อแบตเตอรี่ถูกทิ้ง เพื่อยืดอายุการใช้งานโดยรวม แบตเตอรี่มักจะได้รับการชาร์จอย่างช้าๆ โดยการเก็บเกี่ยวพลังงานที่จำกัดจากสิ่งแวดล้อม เช่น การใช้เซลล์แสงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ IoT ที่มีอยู่ไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีแบตเตอรี่ และแบตเตอรี่ขนาดเล็กจะถูกคายประจุจนหมดบ่อยกว่า ดังนั้น การย่อขนาดแบตเตอรี่จึงมักส่งผลให้อุปกรณ์ IoT ทำงานไม่ต่อเนื่องอย่างมาก เนื่องจากอุปกรณ์จะหยุดทำงานทุกครั้งที่แบตเตอรี่หมด เพื่อแก้ปัญหาช่องว่างทางเทคโนโลยีนี้ ทีมวิศวกรจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (NUS) ได้พัฒนานวัตกรรมไมโครชิปชื่อ BATLESS ที่สามารถทำงานได้แม้แบตเตอรี่จะหมด BATLESS ได้รับการออกแบบด้วยเทคนิคการจัดการพลังงานแบบใหม่ที่ช่วยให้สตาร์ทได้เองและทำงานต่อไปภายใต้แสงสลัวโดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ช่วย โดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์บนชิปขนาดเล็กมาก ความก้าวหน้าในการวิจัยนี้ช่วยลดขนาดของแบตเตอรี่ที่ต้องใช้จ่ายไฟให้กับโหนดเซ็นเซอร์ IoT ได้อย่างมาก ทำให้มีขนาดเล็กลงถึง 10 เท่าและมีราคาถูกลงในการผลิต ความก้าวหน้าดังกล่าวได้รับการนำเสนอในการประชุม International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2018 ในซานฟรานซิสโก ซึ่งเป็นเวทีระดับโลกชั้นนำสำหรับการนำเสนอความก้าวหน้าในวงจรโซลิดสเตตและระบบบนชิป รองศาสตราจารย์ Massimo Alioto หัวหน้าทีมวิจัยของ NUS จากภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ของคณะวิศวกรรมศาสตร์ NUS กล่าวว่า "เราได้แสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ที่ใช้กับอุปกรณ์ IoT สามารถหดลงได้อย่างมาก เนื่องจากไม่จำเป็นต้องลดขนาดเสมอไป การจัดการปัญหาพื้นฐานนี้เป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญสู่วิสัยทัศน์ขั้นสูงสุดของโหนดเซ็นเซอร์ IoT โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ และจะปูทางสู่โลกที่มีอุปกรณ์ IoT หลายล้านล้านเครื่อง" ทำงานโดยไม่ใช้แบตเตอรี่ ความไม่แยแสของแบตเตอรี่คือความสามารถของอุปกรณ์ IoT ในการทำงานต่อไป แม้ว่าแบตเตอรี่จะหมด ทำได้โดยการทำงานในสองโหมดที่แตกต่างกัน - พลังงานขั้นต่ำและพลังงานขั้นต่ำ เมื่อมีพลังงานแบตเตอรี่ ชิปจะทำงานในโหมดพลังงานต่ำสุดเพื่อยืดอายุแบตเตอรี่ให้สูงสุด อย่างไรก็ตาม เมื่อแบตเตอรี่หมด ชิปจะเปลี่ยนเป็นโหมดพลังงานขั้นต่ำและทำงานโดยใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยประมาณครึ่งนาโนวัตต์ ซึ่งน้อยกว่าการใช้พลังงานของสมาร์ทโฟนประมาณพันล้านเท่าระหว่างการโทร พลังงานสามารถจัดหาได้จากเซลล์แสงอาทิตย์บนชิปขนาดเล็กมากซึ่งมีพื้นที่ประมาณครึ่งตารางมิลลิเมตร หรือพลังงานรูปแบบอื่นจากสิ่งแวดล้อม เช่น การสั่นสะเทือนหรือความร้อน ความสามารถของชิปในการสลับระหว่างโหมดพลังงานขั้นต่ำและโหมดพลังงานขั้นต่ำทำให้แบตเตอรี่มีขนาดเล็กลงอย่างรวดเร็วตั้งแต่เซนติเมตรไปจนถึงไม่กี่มิลลิเมตร ไมโครชิป BATLESS เปิดใช้งานความสามารถที่ไม่ธรรมดาในการตรวจจับ ประมวลผล บันทึก และประทับเวลาเหตุการณ์ที่น่าสนใจอย่างต่อเนื่อง และเพื่อให้ข้อมูลที่มีค่าดังกล่าวถูกส่งแบบไร้สายไปยังคลาวด์เมื่อแบตเตอรี่พร้อมใช้งานอีกครั้ง แม้จะอยู่ในโหมดพลังงานต่ำสุดเมื่อไม่มีแบตเตอรี่ ความเร็วที่ลดลงของไมโครชิปยังคงเพียงพอสำหรับแอปพลิเคชัน IoT จำนวนมากที่ต้องตรวจจับพารามิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงช้าตามเวลา รวมถึงอุณหภูมิ ความชื้น แสง และความดัน BATLESS เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอาคารอัจฉริยะ การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม การจัดการพลังงาน และการปรับพื้นที่ใช้สอยให้เข้ากับผู้อยู่อาศัย รองศาสตราจารย์ Alioto กล่าวเพิ่มเติมว่า "BATLESS เป็นตัวอย่างแรกของชิปประเภทใหม่ที่ไม่สนใจความพร้อมใช้งานของแบตเตอรี่ ในโหมดพลังงานขั้นต่ำ จะใช้พลังงานน้อยลง 1,000 ถึง 100,000 เท่า เมื่อเทียบกับไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ดีที่สุดที่มีอยู่ซึ่งออกแบบมาสำหรับค่าต่ำสุดคงที่ - การทำงานด้านพลังงาน ขณะเดียวกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ 16 บิตของเรายังสามารถทำงานได้เร็วกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น ๆ ที่ได้รับการออกแบบล่าสุดถึง 100,000 เท่าสำหรับการทำงานที่ใช้พลังงานขั้นต่ำคงที่ กล่าวโดยย่อ ไมโครชิป BATLESS ครอบคลุมพลังงานและพลังงานที่เป็นไปได้ที่หลากหลายมาก และการแลกเปลี่ยนความเร็ว ตามที่อนุญาตโดยความยืดหยุ่นที่มีให้ผ่านสองโหมดที่แตกต่างกัน" สตาร์ทเองโดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ นอกจากนี้ BATLESS ยังติดตั้งเทคนิคการจัดการพลังงานใหม่ที่ช่วยให้การดำเนินการสามารถเริ่มต้นได้เอง โดยใช้พลังงานโดยตรงจากเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็กบนชิป โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ช่วย ทีมงานได้สาธิตสิ่งนี้ที่ความเข้มแสงในร่ม 50 ลักซ์ ซึ่งเทียบเท่ากับแสงสลัวในตอนพลบค่ำ และสอดคล้องกับพลังงานนาโนวัตต์ สิ่งนี้ทำให้ BATLESS ไม่สนใจความพร้อมใช้งานของแบตเตอรี่ จัดการกับความท้าทายที่ยังไม่ได้แก้ไขก่อนหน้านี้ในชิปที่ไม่มีแบตเตอรี่ ขั้นตอนถัดไป ขณะนี้ทีมวิศวกรของ NUS กำลังสำรวจโซลูชันใหม่ๆ เพื่อสร้างระบบที่ไม่คำนึงถึงแบตเตอรี่อย่างสมบูรณ์ ซึ่งครอบคลุมห่วงโซ่สัญญาณทั้งหมดตั้งแต่เซนเซอร์ไปจนถึงการสื่อสารไร้สาย ซึ่งจะเป็นการขยายงานในปัจจุบันเกี่ยวกับไมโครคอนโทรลเลอร์และการจัดการพลังงาน ทีมวิจัยมีเป้าหมายที่จะสาธิตวิธีแก้ปัญหาที่ลดขนาดแบตเตอรี่ลงเหลือมิลลิเมตร โดยมีเป้าหมายระยะยาวในการขจัดความจำเป็นในการใช้แบตเตอรี่โดยสิ้นเชิง นี่จะเป็นก้าวสำคัญสู่การบรรลุวิสัยทัศน์ IoT ทั่วโลก และยังทำให้โลกของเราเป็นสีเขียวและฉลาดขึ้นด้วย

ชื่อผู้ตอบ:

Visitors: 72,021