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智能电源和逆变技术成为新型节能设计技术
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      太阳能和风能等新能源的发展是逆变技术的主要推动力。太阳能和风能的应用对电源技术提出挑战,要求电力电子器件和智能控制技术有效结合。英飞凌将发布适用于逆变器的新型IGBT。最新的IGBT将二极管和IGBT集成在同一个晶粒上,这个技术创新为广大用户提供了一个高性能、低成本、小封装的方案。这种新型IGBT有着宽泛的可调的开通关断时间,卓越的抗电磁干扰,平稳的开关波形,5uS 短路能力和175度最高结温,让逆变器设计更加灵活。

      理查森电子专门提供全球各大品牌的电力电子器件。理查森电子整合多家技术公司,提出用于新能源的新型逆变器和能效转换设计体系,有成功案例展示,得到多家原厂支持。以上内容适合电源和逆变器设计工程师,以及太阳能和风能系统设计与技术管理人员参加。

智能电源设计技术

      另外一条主轴是智能电源设计技术,主要推动力是LED照明和降低待机功耗。LED照明需要驱动、调光、调色等多种变化,需要高可靠性驱动和MCU控制,是智能电源的重要应用。

      LED照明节能环保,正处于应用的热潮,现在LED照明应用最多的是建筑照明、户外广告牌以及室内辅助照明,大规模普及应用还未到来,制约LED照明普及的问题有很多,比如如何不断提高能效、如何延长寿命、如何降低高昂的成本,以及实现LED灯光智能控制等等。行业技术领先公司安森美半导体、太阳诱电、麦肯、创意电子将就以上问题展开讨论。

      安森美半导体在LED照明驱动IC设计方面有领先的技术,产品覆盖不同功率的LED照明应用。在大会上,安森美半导体将介绍用于交流输入或宽电压范围的低压直流输入(12 Vdc电池或固定输出AC-DC电源)等工作条件下的最新电路架构及拓扑结构,其中包括反激转换器和非隔离拓扑结构。并以电路实例来阐释在实际中的应用。

      LED照明驱动电路中,驱动IC是核心,但是外围元件选择不当会影响整个驱动电源的效率,甚至寿命。太阳诱电针对LED照明提出优化的元件组合,简化驱动电路设计,提高效率的同时,能够降低成本。

      提到LED照明驱动电路的外围元件,不得不说电解电容。目前的LED照明驱动电源寿命被电解电容拖了后腿,几千小时寿命的电解电容与几万小时的LED寿命不在一个数量级。创意电子推出专利LED驱动器,不必使用电解电容器,寿命达4万小时以上。而且专利IC驱动器面积只有原来尺寸的百分之四十,可轻易放进LED灯泡,不必改变灯泡的原来形状。

      LED照明相对于传统照明,除了节能高效的特点外,还能实现远程智能控制,实时监控。台湾麦肯是MCU专家,他们将会分享MCU在实现智能控制的同时如何兼顾节能减碳。此外,麦肯还将重点关注小家电待机功耗的降低、智能充电,这些在欧洲和美国已经形成技术标准,中国也在积极推行自己的小家电功耗标准。

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为芯片节能 五种降低未来IC功耗的技术
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功耗过高已经成为半导体制程尺寸进一步微缩的主要障碍,并且严重威胁到所有电子领域的一切进展──从推动行动设备更加微型化到开发超级电脑均包含在内。

虽然根本原因在于永恒不变的物理和化学原理,但工程师们已经开发出一系列的创新技术,以用于减轻目前所面临的问题,并可望对振兴未来的芯片产业有所助益。

以下讨论五种可用于降低未来IC功耗的技术。这些技术目前已经在开发中,可望共同解决未来十年内将会面临的功耗问题。

拥抱协同设计

电子设计自动化(EDA工具可让设计团队从一开始就进行协同设计,从而实现最佳化低功耗设计。事实上,业界最低功耗的处理器和系统级芯片开发人员不仅透过最佳化架构和材料来实现优势,也采用协同设计封装、电源、射频电路和软体来降低功耗,而不至于降低性能或增加成本。

"实现低功耗必须采用覆盖技术、设计方法、芯片架构和软体的全面性方法。"德州仪器(TI)公司设计技术与EDA部门总监DavidGreenhill表示。

TI已经使用了许多先进技术为每个子系统进行最佳化,从而为低功耗元件提升了新标准,例如打造自有的制程技术来平衡关断模式的漏电流与主动电流性能,或使用电压与频率扩展技术来定义各种省电工作模式。

"第一步是从性能和功耗的观点来确认产品的目标。一旦这些目标确定后,就可以开始采用专用的制程技术,以提供所需的性能,而不至于超出设备的功耗预算。"TI公司28nm平台经理RandyHollingsworth指出。

EDA工具一直是实现这些更低功耗目标的关键,但有时需要围绕设计回路进行一些反覆,因为采用传统EDA工具进行功耗估计只在接近设计周期结束时才比较精确。对于未来的IC来说,必须在设计周期初期便进行精确的功耗估算。

一些专用工具的供应商已经拾起了接力棒。例如美国加州Atrenta公司推出一款名为SpyglassPower的工具,它可采用标准的暂存器传输级(RTL)描述来执行功耗估计、功耗降低与验证。这些RTL描述在较早的设计周期就能从每种主要EDA工具获得。

"而今,工程师希望能在较早的设计周期展开功耗估计。"Atrenta公司资深工程总监PeterSuaris表示,"你不能再等到设计临近结束时才去估计功耗。你必须在RTL级就针对功耗进行协同设计,并为设计进行改动,以便能从一开始就实现节能效果。"

Atrenta公司宣称,其专用的节能工具能以20%以内的精密度估计最终功耗预算,而功耗降低工具还可使最终设计功耗减少达50%。

降低工作电压

微缩芯片尺寸通常能够降低工作电压,从而实现节能。例如,三星公司(Samsung)最新的20nm‘绿色记忆体’芯片透过将工作电压从1.5V降低至1.35V,以节省67%的功耗。

处理器和逻辑电路的工作电压甚至低于记忆体元年,但工作电压降低至1V以下时就不可避免地必须进一步改善半导体制程。IBM、英特尔(Intel)、三星、TI、台积电(TSMC)和其他每家半导体制造商均持续改善制程,以便能在更低电压下作业,不过,过去几个制程世代以来的进展速度已开始减缓。

其关键在于电晶体导通的阈值电压在使用不同晶圆时是不一致的,因为在更大尺寸时制程的变化可以忽略。而由于在特定电压下关断状态的漏电流在不同阈值时有很大的变化,因此理想芯片实际上要使用根据其特性定制的供电电压。

英特尔公司声称已具有更好的解决方案──这是该公司花费近十年时间进行完善的一种方案。英特尔采用了所谓三闸(tri-gate)的3DFinFET 电晶体架构,这种架构以三维方式在电晶体通道周围环绕三个金属闸极,使电晶体处于这些闸极的电场之下。这种技术可以抵销阻止工作电压低于1V的制程变化。

"我们已经成功地展示我们的三闸电晶体结构,可将工作电压减少到0.7V范围,而且还能做得更低。"英特尔公司资深工程师MarkBohr指出,"这些都是具有更陡峭次阈值斜率的完全耗尽型电晶体,可以更小的漏电流更快切断,同时以更低阈值导通电压。"

资金雄厚的半导体制造商们专注于模拟英特尔公司的3D架构,但一些新创企业则致力于研发新型平面制程,针对缺乏时间和资金来完善3D架构的半导体制造商重启电压调整进程。例如SuVolta公司已经发明出一种用于标准CMOS产品线的超低电压平面制程。

SuVolta并未使用3D闸极耗尽型电晶体,改而采用一种未掺杂通道(带掺杂的阈值和保护带)以避免掺杂中的变化。深度耗尽型通道制程可在标准的平面CMOS产品线上实现。

"透过使用平面深度耗尽型通道制程,我们已成功展示供电电压可降低到0.6V,未来还能够降得更低。"SuVolta公司技术长ScottThompson透露。

SuVolta还取得了第一个授权协议──富士通半导体,该公司将在今年稍晚进行量产。有关该重要授权交易的进一步声明可望在2012年稍晚发布。

智能调节功能

一般来说,供电电压和时脉速度越低,功耗就越低。然而性能也受到影响。因此,最新的微控制器和SoC开始寻求运用智能电源管理单元,自动调整工作电压与时脉速度来搭配工作负载。

"电源管理的基本思路是单独立地调整芯片不同部份的供电电压和时脉速度,以便在任何特定时间点都能匹配其工作负载,同时关闭未使用的电路。"即将接任SiliconLaboratories公司CEO的TysonTuttle表示。

电源管理单元通常以状态机模组的方式建置,能够选择性地降低非关键功能的电压和时脉速度。但随着半导体节点变得更先进,芯片中填入更多的电晶体,一种所谓"暗场硅晶"(darksilicon)的概念──大部份的芯片在需要使用以前均处于断电状态──这或许会是未来半导体的先驱设计理念。

"在未来更先进的制程节点,如22nm,SoC将整合进更多能同时导通的电晶体。"Rambus公司CTOElyTsern表示,"暗硅的概念就是在芯片上制作许多特殊用途的功能,但在任何时刻都只启动所需的功能,让其它功能则保持黑暗的断电状态,什么事也不做。"

英特尔在芯片电源管理方面处于领先地位,能够随时时详细地监视核心的温度,允许透过提升时脉(turbo模式)以提高性能或降低速度来节省功耗。

但并不是所有的电源管理功能都能十分经济地移植到芯片上。事实上,最智能化的电源管理方案是在芯片上和外部电源管理单元之间划分任务。"针对外部电源管理存在经常性的需求,因为从功率密度来说,能够加进芯片上的内容是有限的。"Enpirion公司CTO兼共同创办人AshrafLotfi表示。

Enpirion公司专门生产独立式电源管理单元,这些电源管理单元能从处理器接收命令,例如当处理器进入睡眠模式时降低处理器的电压,当处理器被唤醒时再迅速恢复电压。

采用3D/光学互连

透过缩短互连线的长度并降低其电线,就能支援更小的驱动器电晶体,从而降低IC的功耗。缩短互连线长度的传统方法是增加金属层,因此目前有些芯片的金属层多达10层。

然而,互连层设计最新创新成果是三维硅穿孔(TSV),允许将记忆体芯片堆叠在处理器之上。这种技术将互连长度减少到芯片间的距离,因此不需要大功耗的驱动电晶体和长的印刷电路板互连线。然而,TSV的经济性比较差,目前大多数芯片制造商的TSV时程都处于延后状态。

"虽然硅穿孔(TSV)确实可透过缩短走线长度来降低功耗,但这是一种成本非常高的解决方案。"TI公司的Greenhill表示,"为了更具经济性,TSV需要能够弥补其它不足(如介面性能),才能让它的成本较为合理。"

赛灵思公司(Xilinxnc.)是一家非常了解如何为TSV成本/性能取得平衡的公司,该公司正提供第一款使用TSV的商用芯片。相较于在PCB板上焊接独立元件的方式,赛灵思公司采用这种具成本效益的方案不仅能降低芯片功耗,同时也提升了性能。此外,它还可为赛灵思公司的客户降低BOM成本,赛灵思公司资深总监EphremWu表示。

赛灵思公司透过使用硅中介层(interposer)回避了在PCB板上焊接各个FPGA的问题。这种硅中介层可在单一封装内互连4个高密度的FPGA。

这种技术不仅能提升性能,还能使功耗降低到19W,相形之下,传统的PCB解决方案功耗还高达112W。另外一种前端技术是使用光学收发器。例如,IBM公司的Power7超级电脑使用从传统光学元件产生的板载光子互连。未来的芯片很可能使用Kotura公司和其它公司提供的专用光学解决方案,将光子功能转移到能够附加处理器与记忆体芯片的微型光学芯片上。

"我们的低功耗硅锗元件整合了透镜、滤波器、调变器以及你需要的所有其它光学元件于单颗芯片上。"Kotura公司行销副总裁ArlonMartin指出。

Kotura公司的硅光子制程使其得以将大约香烟盒大小约1万美元的传统光学收发器单元整合进最新款iPhone大小的500美元封装中,使用的功耗更低4至20倍。Kotura公司还展示该公司的SiGe收发器可透过堆叠式CMOS芯片间的气隙传送光学讯号,最终在堆叠芯片之间形成一个高速、低功耗的光学资料通道,适用于代替PCB走线。

试用新材料

采用更高迁移率的材料也能降低功耗。例如在标准CMOS产品线中已经加进了磁性材料,而像碳纳米管和石墨烯等‘神奇’的材料也开始浮出台面。

为了以铁电RAM(FRAM)制造嵌入式微控制器,TI在CMOS产品线中增加了磁性材料。从RamtronInternational公司获得授权的FRAM比起快闪记忆体更方便,因为它们既具有非挥发性,还支援随机存取。

"与快闪记忆体相较,我们非挥发性的FRAM在读写能耗方面更高效。"TI无线事业部CTOBaherHaroun指出。

Enpirion公司也在其CMOS产品线中导入磁性材料,并计划于2012年开始为其电源管理芯片制造整合型电感与变压器。目前,电感和变压器还无法更经济地整合在必须于高频作业的芯片上,但Enpirion公司专有的磁性材料已经着眼于解决这方面的问题。

"我们已经整合了不同的金属合金,使我们的磁性材料可在很高的频率下执行作业,同时还能保持高能效。"Enpirion公司的Lotfi透露。

与此同时,SemiconductorResearch公司最近资助了IBM和美国哥伦比亚大学共同进行的一项研究计划──将电感整合于处理器上。该公司声称能透过芯片稳压功能在奈秒级时间内调节供电电压,实现工作负载匹配,因而使能耗降幅高达20%。

在不远的将来,CMOS产品线还可能增加的其它近期材料包括砷化铟镓(InGaAs)。英特尔公司计划使用InGaAs增强未来三闸电晶体上的通道,据称此举可望使工作电压降低至0.5V。

然而,长期来看,碳纳米管和平面版的石墨烯很可能成为未来超低功耗元件的首选材料。

在乔治亚理工学院(GeorgiaTech)的实验室中,已经证明石墨烯的互连性能超过铜。IBM公司也已经展示使用碳纳米管或石墨烯材料,可制造出低功耗、超高速的电晶体。TI最近则展示石墨烯可望在晶圆级制造出来。

英特尔公司针对以碳材料实现更高电迁移率方面进行研究,但其结论则是这些材料的商用时机未到。

"使用纳米碳或石墨烯的碳互连结构具有非常吸引人的特性。"英特尔公司的Bohr指出,"不过,尽管大体积材料具有更低电阻,连接路径的电阻却不低。不过这是一种非常具有前景的材料,因此我希望在今后几年能够见到更多的业界相关研究。"

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一种基于混合信号技术的汽车电子单芯片设计
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随着汽车部件电子化程度的不断提高,汽车工程师们正积极地寻求车辆系统中的先进控制和接口技术解决方案。目前,汽车系统中用来嵌入这些功能单元的空间和能源十分有限。汽车工程师们正借助于新颖的高压混合信号技术将复杂的——截至目前还不兼容的元件功能集成到一块芯片上。

  现在,应用与42V车载电压兼容的I3T高电压技术已经可以将复杂的数字电路(如传感器)、嵌入式微处理器以及功率电路(如激励源或开关驱动器)集成到一起。

  LIN总线系统

  由于其相对较低的造价,LIN总线正被广泛应用于汽车的分布式电气控制系统中,如控制电动车窗、调节后视镜和车前灯等部位的步进马达和直流电源,或管理传感器采集到的关于气温或座位位置的信息等。LIN总线的传输字节高达20kbps。基于单主节点、多个从节点的结构,通常,从节点安装在收发器、微控制器、传感器的接口或由分立元件组成的激励驱动器的周围。最近研制出了一种带有LIN总线异步收发装置(UART)的微控制器,这种微控制器可同集成有其它从节点模块(如LIN总线收发器、电压调节器、看门狗定时器、激励驱动器和传感器接口)的附件一起配套使用。目前,AMI半导体(AMIS)公司利用混合信号技术将关键的从节点模块全部集成在了一个功能专一、功耗低、符合标准IP模块的芯片上,将LIN总线的发展又推进了一步。该方案的特点有:

  ●集成RC振荡器,误差≤15%;

  ●专用IP模块(如DC或微型步进马达驱动器);

  ●遵守LIN总线V1.3协议;

  ●传输速率高达20kbps(特殊的结构设计);

  ●低频收发;

  ●睡眠/旁路模式中的低电流损耗;

  ●满足潜在的市场需求。

  AMIS的方案提供了应用层和数据链路层需要的所有主要功能模块。这些功能模块可以用VHDL代码编程、用AMIS开发板评估,下文将对它们作简要的介绍。

  带有数字滤波器的采样模块

  该模块从接收器中采集信号,并将结果数据流通过数字滤波器,以除掉由于LIN总线信号的衰减可能造成的伪传输。因此,该模块提高了LIN协议在恶劣环境中应用的性能,并最大程度上减少了同步和数据采样中的问题。

  同步机

  同步机模块从同步域中提取所需的信息,以决定编码器和解码器的准确采样速率。该模块具有内部晶振,并采用了一种可将传统的UART技术中偶尔发生的舍/入误差减到最小的技术。同步机的主要优点在于能用较低的时钟频率来执行LIN协议。例如,可以使用一个250KHz的主时钟及15%的容差来获得精确无误的通讯。另外,AMIS的方案实现了占空比较大的变化范围。典型的UART在晶振零误差的情况下能实现占空比在33~66%间的变化。然而,运用AMIS解决方案可实现占空比在12~88%间的变化,并能完全适应晶振的误差。在对物理层参数提供了较大容差的同时,也提高了对占空比影响较大的电磁兼容性。

  标识符滤波器及其动态管理

  主节点在系统运行的初始及运行过程中依据需要发布不同的从指令标识符。为此,从节点要包含一定数目的寄存器。ROM指令数阵列指的是从节点中执行的不同指令,在RAM或EEPROM中含有相应的标识符。地址寄存器模块识别同一LIN总线上的不同从节点,而第二ROM阵列是为不同的应用和执行过程识别不同的从节点。标识符滤波器依据分配的标识符以决定指令的执行与否,若标识符存在于队列中,则执行该指令,否则不执行。

  纠错

  错误识别模块处于数据链路层,而纠错却是在应用层执行。因此,由嵌入式微控制器在软件中定义误差量。应用层中的纠错模块包含一个状态寄存器,每一种错误都有一个对应的错误标志位,并由该标志位向微处理器的内核产生一个中断请求。错误标志可通过对状态寄存器执行读操作来清除。每次错误直接中断通讯,从而导致一个位错误以停止发送字节。进而这一帧信息被忽略,从节点等待下一个中断域。

  帧缓冲器

  帧缓冲器是将送给微处理器内核的中断减到最小的另一个途径。它与标识符滤波器配合使用,可将中断的数量减到每帧一次。该缓冲器中含17个字节(一个标识符、八个发送字节、八个接收字节)。

  内核/状态机及应用接口

  根据需要,AMIS可提供不同的内核。内核与LIN控制器间通过中断信号和特殊功能寄存器(SFR)实现连接,LIN控制器可看作是SFR总线上的一个外围器件。除了这些LIN总线特点外,与同类半导体处理技术平台一样,AMIS开发了一个广泛的IP模块库,包括贰⑵和SARADC模块、输出电流可达0.3A的延时触发器及输出电流达3A的H桥。当然,运用从节点只是整个功能中的一部分,通过给它们提供足够功率以将它们集成在当今汽车中是汽车电气工程师的下一个重要挑战。

  42V电源技术方案

  一个理想的汽车电源方案中,电源等级将会从传统的12V电池电压转换成42V电源系统。而在42V系统中,电源等级还将会不断地升高。例如,系统整个寿命周期中的最大工作电压设定在50V,如果存在着8V最大动态过电压,电源电压就会达到58V。增加一个12V的外部驱动负荷泵,将会使系统的电压需求达到70V,再增加一个ESD保护窗,系统电压将达到80V。而且汽车的半导体器件不仅要承受较高的电压,同时还必须具备足够的鲁棒性以满足其苛刻的运行环境,比如,应满足运行温度在-40℃~+200℃范围的需求。到目前为止,承受较高电压和满足苛刻运行条件的需求是42V汽车电子系统应用智能SoC技术的重大障碍。

  AMI半导体的I3T80是一种基于0.35mmCMOS工艺的80V电源智能模块集成技术。满足42V汽车系统恶劣的运行条件。由此技术开发出的设备包括电机控制驱动器、DC-DC变换器、具有带宽滤波器的高精度模拟电路以及ADC和DAC等。而且I3T80能够嵌入集成总计超过150000个门电路,其通信协议模块包括PLL、USB、总线协议控制器、CAN和LIN通信控制器。除此之外,它还提供了ROM和RAM存储器。

  结语

  在新型汽车电子应用中,随着电子部件不断地增加,汽车设计者们正在寻求一种合理的解决方案。这样,高集成度、高可靠性SoC解决方案应运而生。这种解决方案技术要求能够简化执行步骤,减少与不同电子系统之间的控制和接口成本。AMIS的高电压、混合信号技术满足了这种需要。它把半导体解决方案与专用IP模块结合在一起,能够满足任何标准接口通信总线(LIN、CAN)节点应用,同时与42V电压等级方案兼容。

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智能家居主流技术应用分析
相关内容: 主流 智能家居 技术应用 分析
智能家居产品要想能够像计算机、手机一样走进千家万户,真正惠及每个人的生活,就必须满足以上最基本的要求。而要实现上述目标,其产品所采用的技术是关键,那么,我们先来看看智能家居领域的主流技术。关键词:无线通信技术智能家居电力载波总线技术

  1、智能家居主流技术

  智能家居诞生很早,进入我国也有十几年的时间,但智能家居在我国的发展却一直不温不火,直到近年随着物联网技术的应用推广,该领域才被大众所广泛认知。2012年初,国家确定将智能家居列入"十二五"规划的九大产业。近两三年来,智能家居快速发展,家电企业,安防对讲厂家以各自的优势产品为切入点,纷纷加入智能家居行业,国内外品牌都在抢夺这块市场。

  智能家居本质上是为人服务、为家庭服务,是为了改善人们的生活舒适度,提高生活质量。从技术的角度来看,关键还是相关技术的发展能否适合人们对于现代家庭生活的更高需求。智能家居的应用要求是:

  使用方便,无论老人还是孩子都可以轻松操作;

  扩展随心所欲,根据需要想加就加,自己就能DIY;

  产品性能稳定,使用安全;

  安装非常简单,无论新房还是旧房都可使用;

  智能家居产品要想能够像计算机、手机一样走进千家万户,真正惠及每个人的生活,就必须满足以上最基本的要求。而要实现上述目标,其产品所采用的技术是关键,那么,我们先来看看智能家居领域的主流技术。

  智能家居主流技术

  智能家居领域由于其多样性和个性化的特点,也导致了技术路线和标准众多,没有统一通行的技术标准体系。从技术应用角度来看主要有三类主流技术:

  总线技术

  总线技术的主要特点是所有设备通信与控制都基于一条总在线,是一种全分布式智能控制网络技术,其产品模块具有双向通信能力,以及互操作性和互换性,其控制部件都可以编程。市场上比较有影响力的总线技术包括LonWorks、KNX、EIB、CAN、BACNet等。总线技术类产品比较适合于楼宇智能化以及小区智能化等大区域范围的控制,其优势在于技术成熟、系统稳定、可靠性高,应用也比较广泛,但一般设置安装比较复杂,造价较高,工期较长,只适用新装修或对旧房进行改造需要重新布线的用户,且后期需要专业人员进行维护。

  无线通信技术

  无线通信技术众多,目前已经成功应用在智能家居领域的无线通信技术方案主要包括:射频(RF)技术(频带大多为315 和433MHz)、IrDA红外线技术、HomeRF 协议、Zigbee 标准、Z-Wave 标准、Z-world 标准、X2D 技术等。无线技术方案的主要优势在于无需布线,安装方便灵活,而且根据需求可以随时扩展或改装。而无线通信最大的缺点在于信号容易受干扰,导致系统不稳定,直接影响用户体验。

  电力线载波通信技术

  电力线载波通信技术充分利用现有的电网,两端加以调制解调器,直接以50Hz 交流电为载波,再以数百KHz的脉冲为调制信号,进行信号的传输与控制。电力载波技术优势非常明显,成本低、有现成的电源线、一线两用,价格低廉,延伸方便,不需要重新架设网络,只要有电力线,就能进行数据传递,即充分利用现有的电力网,便能简单地实现家居智能化的改造,只要有供电网络的环境就能够使用。

  从技术和成本角度,电力线载波通信技术更具优势:

  健康环保:现在技术的进步已经有够多的射频污染在伤害着我们的身体,电力载波通过实实在在的电力线在传输信号,所以不会产生任何的对身体有害的射频干扰;

  安装调试简单:无需额外布线,,其充分利用现有的电力网便能简单地实现家居智能化的改造,用户只需换个开关即可实现智能控制,这为已装修好房子的住户提供了享受智能家居的可能;

  信号稳定:没有所谓的穿墙能力的干扰,在任何一个场所,电力线的零火线都是通的,只要是通的就能传送信号。

  2、电力载波技术在智能家居应用

  电力载波在国外智能家居领域的应用已经有几十年,在智能家居进入我国时,电力载波也是最先被引入的技术,然而传统的电力线载波也存在许多弱点,如通道干扰大、信息量小、频率拥挤等,同时传统窄带调制技术传输速率较低(传输一个指令需要0.883s)。这使得在过去较长的一段时间限制了电力载波技术在智能家居行业的应用。随着电力载波技术的不断发展,国内载波芯片厂家已开发出使用OFDM调制技术的载波通信系统,峰值通信速率可以达到400kbps,稳定运行通信速率也已经达到100kbps,足以满足现有智能家居应用对速率的需求,也让我们看到电力载波在智能家居领域应用的广阔前景。

  例如某智能家居公司开发的采用BPSK调制方式的电力载波智能产品,完全能满足智能家庭控制的需求,同时能够实时检测设备用电,为用户了解用电情况,提高用电效率提供了有效的工具。另外,该产品也能够与该品牌的其他系列产品无缝衔接,实现丰富的智能功能应用。再通过对通信数据进行协议加密,可以确保通信的可靠性和安全性。

  电力计量,助力节能环保

  低碳、节能、可持续发展,这是近年来国家不断倡导的生活方式,节能环保的概念也已经深入人心。对于家庭用户如何做才能达到更好的节能效果呢,显然,能做的事情要比把白炽灯泡换成节能灯泡多得多。知己知彼,百战不殆,要想节能,首先必须知道家庭用能设备的能耗情况,电力载波产品对用能设备的能耗数据采集有着天然的优势,该系列产品中的电力计量模块可以对每一个或每一组家庭用电设备进行实时检测统计,就可以了解家庭用电的实际情况,然后根据这些数据进行分析,进而制定一套自家的节能方案。在电力载波模块和负载间安装REM计量模块,就可以实时获取该路负载的用电数据。

  对于电器用电量的统计,可以采用分时段,比如按照电费的峰时段和谷时段,对不同家用电器可以采用对每个设备进行计量或每一类电器进行计量,如照明用电,空调用电等。在采集了有关电力消耗和各种设备情况准确实时的数据后,可以在智能交互终端上显示出来;可以通过一些计算公式将原始数据转换成人们所熟悉的信息,如耗电多少,需要付多少电费;也可以以图表形式展示。亦或通过智能软件对数据进行分析、挖掘,自动优化匹配各类家电设备,来达到帮助人们更好地管理、节约、监控、优化家庭能源使用的效果。打造家庭绿色生活,在减轻环境负担的同时,也可以充分提高家庭生活的舒适度。

  如果将该系统应用在酒店客房,可以针对每个客房客人入住时间内的用电量进行统计,通过提供节能奖励等方法倡导低碳环保。如果将该系统应用于商务楼宇,在需要的位置安装电力计量模块进行能耗统计,然后根据数据分析对设备用户和照明用电进行优化管理。

  3、即插即用,触手可及的智能家居

  从智能家居概念提出至今,智能家居似乎一直都在研究和试图迎合高端人群的需求,高端的定位,贵族的价格,动辄几万、十几万、甚至几十万的系统,还必须对家里重新布线,这让普通百姓对智能家居的感受是多么地遥不可及。

  而电力载波智能家居产品在家居中的应用最大的特点就是无需额外布线,只需在普通开关面板后面加装电力载波模块,或者用带控制面板的电力载波开关替代原有的普通开关,也可以通过装载了配套应用软件的移动终端进行控制,就可以轻松地体验智能控制所带来的便利。

  1、任何对智能家居有兴趣或者希望先尝试体验一下的客户,都可以先试装几个产品,待实际体验后,再考虑将系统进行扩展;

  2、最简单的系统组成,不需要昂贵的价格,就能让便利的生活触手可及,智能家居体验不再只是贵族的享受;

  3、对于行动不便的老人或残疾人,这让便利更加的实在,智能家居不再只是一个概念,而是能够实实在在地惠及到有需要的人。

  扩展随心所欲,与其他系统互融互通

  电力载波智能家居系统功能实现的方式可以简单,如通过用户来直接对家庭设备进行各种操作,如遥控开关窗帘,远程切断电视机电源;也可以复杂,如用户可以设置场景(批量执行控制指令)、定时启动、条件执行等,系统在任何时候都能够方便地进行扩展,也可以与其他智能家居系统互融互通,如图3所示,可以满足用户不断变化和增长的需求。

  结束语

  智能家居正逐渐从最初的"理想很丰满,现实很骨感"的境遇中走出,将走进寻常百姓人家,便捷人们的生活,提升人们的生活质量。从技术的创新角度来看,虽然智能家居系统技术推陈出新、层出不穷,但各项技术都有自己的优势与特点,都有它最适合的应用环境,可能短时间内谁也无法完全替代谁,只是不同技术在各种场合的适应性不同。根据内容和环境需要,选择最合适的技术,能够为用户提供实际的帮助,达到理想的效果才是最重要的。

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时刻走在触控技术前沿的Atmel
相关内容: Atmel 技术前沿 时刻

    现在,我们能够见到相当数量的设备都采用触摸屏,而消费者也越来越热衷于购买使用触摸屏的设备。小到智能手表,手机,大到平板电脑,PC,传统设备也都开始尝试使用触摸屏为用户带来全新的体验。

    而对于触摸屏来说,触摸屏控制器可以说是其中最核心的部分。近日,Atmel推出了最新产品Atmel mXT640T、mXT336和mXT224T,进一步拓展了T系列触摸屏控制器产品。这些产品将为3.2至8.3寸的移动产品,如智能手机、平板电话以及中等尺寸平板电脑等打造最完美的触屏性能。

    Atmel成立于1984年,致力于设计和制造各类微控制器、电容式触摸解决方案、先进逻辑、混合信号、非易失性存储器和射频元件。该公司2012年整体营业额为1400亿美元,在8位和32位领域占了很大的市场份额。

    Atmel是最早涉足触摸控制器的厂商之一,早期其只做按键式触摸控制器,而在触摸屏刚刚兴起之前,Atmel则敏锐的观察到其中的机会,并于2009年收购了Quatumm Research,得以快速进入触摸屏市场。

    Atmel触控产品市场营销副总裁Jon Kiachian(姜凯先)表示:“我们已经为设备制造商提供了T 系列设备的样品,而他们也对这些新的触屏产品的卓越性能感到兴奋不已。新的T系列产品使我们能将在大屏幕市场的领先优势延伸至智能手机及平板电话领域。 ”

    此次推出的T系列产品主要拥有以下几个特点:

    低功耗及低信噪比

    此次推出的产品拥有该系列低功耗及低信噪比的一贯特性。由于同时具备自电容和互电容技术,控制器能够选择最佳感测结构,达到最优化的功率。

    另外,因为采用了Atmel自己的32位微控制器,能够在算法上移除屏幕噪音,通过智能扫描触控点以达到节省电量的目的。

    可以说,因为Atmel能够采用自己的32位微控制器,能够为客户提供一套完整的触摸屏控制器解决方案,从一定程度上节省了开发成本,缩短了开发周期,具有一定的优势。

    但是由于没有采用赛普拉斯那种自动调频技术,所以该产品在信噪比方面的表现可能要稍逊一筹。

    智能适应传感技术

    Atmel mXT640T、mXT336和mXT224T采用智能适应传感技术,实现自电容及互电容技术互动和自动切换的功能。

    与赛普拉斯的DualSense专利技术(在同一屏幕上执行自电容和互电容)不同,智能适应传感技术不仅仅能够实现,自、互电容的执行。同时更进一步,控制器能够根据用户的行为(手指、手套、手写笔、悬浮触控),智能判断出哪一种方式才是最适用的。

    悬空式触控性能

    mXT640T配备高达640个节点,支持20mm悬空操作,有高达25mm 检测范围。

    对于悬浮触控这一功能,我想绝大多数人不是很陌生。三星手机最先采用了这种技术,但是由于检测范围与操作范围较近,所以悬浮触控一直都是噱头大于其实用价值。

    现在支持的20mm悬空操作,根据现场的体验来说,虽然有了一定的发展,但是想要带来更好的用户体验,还需要一定的发展。

    全面支持各种触控方式

    mXT640T支持6.2英寸触屏手机以及8.3寸安卓平板电脑,mXT336和mXT224T支持5.5英寸的触摸屏。

    T系列可以实现触控笔(mXT640T支持1.0mm主动式/被动式手写笔),手指,厚手套之间的无缝转换甚至是悬浮触控,提供自由的触控体验。

    然而这些功能都是基于软件层面实现的,客户无需改变触屏的设计与制造流程就可以为消费者提供以上这些功能。也就是说,当触摸屏只要在结构上满足了控制器的要求,控制器就能够从软件方面来提供相应的功能,而不需要从硬件层面来实现这些功能。

    而且由于具备智能适应传感技术,用户对于这些功能无需提前进行设定或者是手动进行开关,控制器可以自行决定这些功能的调用情况。

    防潮抗水触控

    mXT640T能够提供强大的防潮抗水触控体验,而对于mXT336和mXT224T这些低端产品来说,目前还不支持。

    Atmel高级产品营销经理夏春光表示:“mXT640T系列的登场,给客户和终端用户带来了创新,可以说是目前业界触摸功能最完善的触控产品,是引领下一代超级智能手机,平板手机及平板电脑的理想选择。”

 

 

 

 

 

 

查阅全文... http://dz.28xl.com/16/24493/1.htm
纳米技术和生物传感器未来发展的趋势
相关内容: 纳米技术 未来 发展 传感器 趋势 生物

    随着纳米技术和生物传感器交叉融合的发展,越来越多的新型纳米生物传感器涌现出来,如量子点、DNA、寡核苷配体等纳米生物传感器。

    在中国科学院化学研究所光化学院重点实验室赵永生看来,未来纳米生物传感器的发展方向应该是集成多功能、便携式、一次性的快速检测分析机器,它可以广泛用于食品、环境、战场、人体疾病等领域的快速检测。

    例如,食品和饮料中病原体或者农药残留成分的快速灵敏检测;环境中污染气体或者污染金属离子等远程检测和控制;人体血液成分和病原体的快速实时检测,以及战场生化武器和爆炸物的快速检测。

    但新一代纳米生物传感器同样面临诸多挑战,如更高灵敏度、特异性、生物相容性、集成多种技术、检测方法简化、制备工艺、批量化生产、成本效益等。

    对此,赵永生表示,分子自组装加工工艺简单可控,可以实现快速复制,而且成本较低,对生物传感器的发展有很重要的促进作用,有利于高灵敏度、低成本、一次性纳米生物传感器的发展。而生物分子自组装技术更值得关注,它具有天然的生物兼容性、优异的结合性能,或将成为生物传感器发展的另一个全新领域。

查阅全文... http://dz.28xl.com/16/24489/1.htm


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