Przyszłość urządzeń IoT bez baterii
Urządzenia IoT są coraz częściej wykorzystywane do monitorowania i śledzenia danych. Jednak zależność od baterii wiąże się ze znacznymi wyzwaniami, w tym wysokimi kosztami utrzymania, utrudnionym korzystaniem przez użytkownika z powodu częstej wymiany oraz obawami o środowisko związanymi z produkcją i utylizacją baterii. Głównym celem finansowanego ze środków UE projektu EPEAS było rozwiązanie problemu baterii w urządzeniach IoT poprzez umożliwienie tym urządzeniom samodzielnego zasilania się energią z otoczenia. Zazwyczaj takie produkty zbudowane są wokół czterech głównych komponentów: czujnika zbierającego dane, przetwarzającego je mikrokontrolera, układu komunikacyjnego przesyłającego dane do chmury oraz układu zarządzania energią. „Firma e-peas(odnośnik otworzy się w nowym oknie) prezentuje już układy zarządzania energią, które w połączeniu z niewielkimi urządzeniami pobierającymi energię z otoczenia mogą skutecznie zapewniać zasilanie. Poprzez połączenie tej technologii z mikrokontrolerami małej mocy i czujnikiem obrazu możemy stworzyć autonomiczne energetycznie urządzenia, co wyeliminuje konieczność wymiany baterii” — zauważa koordynator projektu, Julien de Vos.
„IoT unplugged”: krytyczne elementy składowe technologii
Rozwiązanie projektu EPEAS łączy zaawansowane obwody w autonomiczną energetycznie platformę przetwarzania brzegowego, obejmującą układ scalony zarządzający energią do zbierania energii z otoczenia(odnośnik otworzy się w nowym oknie), mikrokontroler o bardzo niskim poborze mocy i czujnik obrazu CMOS. System inteligentnie gromadzi, przechowuje i dystrybuuje energię z otoczenia — obwód zarządzania energią reguluje przepływ energii, podczas gdy mikrokontroler optymalizuje działanie urządzenia na podstawie dostępnej mocy. Akceleratory sprzętowe, takie jak automatyczny tryb uśpienia modułu mikrokontrolera (MCU) i wykrywanie ruchu przez czujnik obrazu, zapewniają niezawodną pracę nawet w przypadku minimalnego zużycia energii. Dzięki temu urządzenie może wykrywać, przetwarzać i przesyłać dane bez konieczności stosowania wymiennych baterii.
Kompleksowy układ wyznaczający nowy standard efektywności energetycznej
„Nasze rozwiązanie wyróżnia się tym, że nasze obwody są zaprojektowane tak, aby płynnie ze sobą współpracowały. Dzięki temu nasz mikrokontroler nie tylko charakteryzuje się rekordowo niskim poborem mocy, uzyskując najwyższą ocenę ULPBench [standardowy test porównawczy służący do pomiaru efektywności energetycznej mikrokontrolerów] wśród mikrokontrolerów Cortex-M0, ale także komunikuje się bezpośrednio z naszym układem scalonym zarządzania energią, aby monitorować stan energii systemu. Pozwala to użytkownikom dostosować zachowanie aplikacji w oparciu o czynniki takie jak poziom naładowania baterii” — wyjaśnia De Vos. W odróżnieniu konkurencyjne rozwiązania często bazują na oddzielnych modułach pochodzących od różnych dostawców, co ogranicza optymalizację. Co więcej, przetwornik obrazu EPEAS charakteryzuje się najniższym zużyciem energii i jest wyposażony w opatentowaną technologię wstępnego przetwarzania obrazu na chipie, co minimalizuje zużycie energii podczas przesyłania danych i dodatkowo zwiększa ogólną wydajność.
Skalowalna technologia dostosowana do zróżnicowanych potrzeb w zakresie zasilania i urządzeń
„Nasz system jest w pełni skalowalny i można go dostosować do urządzeń o różnym zapotrzebowaniu na energię” — stwierdza De Vos. Interfejs pomiędzy układem zarządzania energią i mikrokontrolerem pozwala systemowi optymalizować pobór mocy w zależności od ilości wytwarzanej energii lub integrować dodatkowe funkcje. „Nasze doświadczenie można również rozszerzyć na bardziej zaawansowane architektury mikrokontrolerów lub czujniki obrazu o wyższej rozdzielczości. Ta elastyczność zapewnia, że technologia może obsługiwać wszystko, od prostych czujników o niskim poborze mocy po bardziej wymagające urządzenia brzegowe, w tym te z funkcjami wizyjnymi lub sztucznej inteligencji” — dodaje De Vos.
Technologia autonomiczna energetycznie zasilająca różnorodne zastosowania i rynki
Technologia EPEAS doskonale sprawdza się w branżach, w których wymiana baterii wiąże się z dużymi kosztami lub wyzwaniami logistycznymi. Rozwiązanie to jest szczególnie przydatne w inteligentnych budynkach i w handlu detalicznym, np. do elektronicznych etykiet na półkach i czujników obecności, w przemysłowym Internecie rzeczy, np. w konserwacji predykcyjnej i systemach monitorowania środowiska. Nadaje się również do zastosowań w elektronice użytkowej, urządzeniach ubieralnych i inteligentnej infrastrukturze miejskiej. Osiągnięta autonomia energetyczna umożliwia długoterminową, bezobsługową pracę, wspierając rozwój zrównoważonego i skalowalnego IoT. Technologia ta została zaprezentowana na najważniejszych międzynarodowych targach branżowych, takich jak CES, Embedded World i Electronica, a także opisana w dokumentach informacyjnych. Opinie klientów i partnerów wykorzystano do udoskonalenia strategii handlowej i przygotowania produktu do wprowadzenia na rynek.
