弗劳恩霍夫推出芯片级太阳能无线传感器节点

德国实验室 Fraunhofer IMS 创造了一种独立的太阳能无线芯片级 IC，可以在窗户打开时发出警告。

该芯片直径为 10 毫米，足够小，可以安装在双层玻璃内部，位于分隔两块玻璃的框架上。

弗劳恩霍夫说：“由于有了这个窗口空间，即使在黑暗的冬天，太阳能电池也能获得充足的光线。”芯片上有磁性和加速度传感器，可以测量窗户打开的程度，还有无线电将该信息传送到基站。

第一个挑战是将太阳能电池直接放置在芯片上，覆盖在不平整的金属层上。“这就是为什么我们必须找到一种方法，在覆盖太阳能电池之前，先填充并平整表面，”工程师Gerd vom Bögel博士说道。他与物理学家Andreas Goehlich博士共同领导了该团队。

其次，该芯片需要在冬天和夜晚依靠微型太阳能电池运行。

“通过同时保持处理器和芯片的极小尺寸，芯片也变得极其节能。此外，研究人员构建了功耗极低的开关，并设计了非常短的无线电协议，”弗劳恩霍夫说道。“此外，传感器始终处于睡眠模式，这进一步降低了整体功耗。根据用户的偏好，可以设置传感器每隔几分钟甚至几秒钟唤醒一次并进行测量。”

“我们已经提取了所有可能的 µA，”vom Bögel 补充道。

目前，原型机可以储存足够的电力，供黑暗环境下使用长达 30 小时，实验室预测未来两年内将会出现可以在黑暗环境下运行两周的产品。

在窗户应用中，芯片上的传感器测量倾斜度，并报告窗户是否打开 – 例如，当暖气打开时，相关系统可以发出警告。

该芯片还能检测冲击，弗劳恩霍夫声称可以区分球击中玻璃和撬棍撬开窗户。

该实验室表示：“这款无线电芯片的应用非常广泛。它可以提醒房主定期通风，或者在他们离开家时如果窗户仍然打开，就会发出警告。此​​外，即使窗户关闭，它也能提供可靠的防盗保护。”

推动力来自以色列公司 Solchip，该公司两年前与 IMS 接洽，寻求片上太阳能电池。Solchip 计划利用这些电池监测街道交通和葡萄园的气候。

 

“应用领域非常广泛，”冯·博格尔说道。“由于太阳能涂层的涂覆与芯片的生产过程直接相关，因此生产成本极低。只需少量额外的生产步骤，即可实现大批量生产。”

太阳无线电传感器芯片本周在慕尼黑 BAU 贸易展览会（C2 展厅，119 展位）上展出。