摆脱电池：基于无电池传感器的工业“物联网”平台

初创公司Everactive使用超低功耗芯片在无电池传感器上运行其工业“物联网”平台。

Everactive展示了未来的工厂，不包括电池。

许多分析师预测，在未来十年内将投入使用的工业“物联网”（IoT）设备数量将会激增。传感器在这些预测中起着重要作用。

不幸的是，传感器有其自身的缺点，其中许多是由于能量供应有限和电池寿命有限所致。

现在，初创公司Everactive已开发出可以全天候运行，需要最少维护并且可以持续20年以上的工业传感器。该公司不是通过重新设计电池来制造传感器，而是完全取消了它们。

关键是Everactive的超低功耗集成电路，该集成电路从室内光和振动等来源收集能量以生成数据。传感器将数据连续发送到Everactive的基于云的仪表板，该仪表板为用户提供实时见解，分析和警报，以帮助他们利用工业IoT设备的全部功能。

Everactive联合首席技术官David Wentzloff SM ’02，博士’07表示：“所有这些功能都通过支持连续监视的超低功耗芯片来实现。”“因为我们的电源是无限的，所以我们不会做出权衡取舍，例如保持收音机关闭或做其他（限制）操作以节省电池寿命。”

Everactive传感器的关键是其超低功耗集成电路，该集成电路从室内光和振动等来源收集能量以生成数据。图中为监控泵的传感器图。

Everactive在其芯片上构建最终产品，客户可以快速大量部署。它的首个产品监控疏水阀，该疏水阀可将冷凝水从蒸汽系统中释放出来。这种系统可用于各种行业，Everactive的客户包括石油，天然气，造纸和食品生产等行业的公司。Everactive还开发了一种传感器，用于监视旋转机械（例如电动机和泵），该传感器在其第二代无电池芯片上运行。

通过避免与其他传感器相关的成本和限制，该公司认为，它在以物联网为动力的向未来工厂的过渡中发挥了重要作用。

“这项技术完全无需维护，无需电池，由收集的能量供电，并且始终与云连接。您可以做很多事情，很难把头缠起来。”温兹洛夫说。

摆脱电池

Wentzloff和他的Everactive联合创始人兼联合首席技术官Benton Calhoun SM ’02，博士’06从在麻省理工学院工作以来就从事低功耗电路设计已有十多年了。他们俩都在Anantha Chandrakasan的实验室中完成了博士学位的工作，该实验室目前是范内瓦尔·布什（Vannevar Bush）电机工程和计算机科学教授以及麻省理工学院工程学院的院长。Calhoun的研究集中在低功率数字电路和存储器上，而Wentzloff的研究集中在低功率无线电上。

在获得博士学位后，两人都成为了他们就读的本科学校的助理教授-密歇根大学的Wentzloff和弗吉尼亚大学的Calhoun-至今仍在教书。即使在该国不同地区定居之后，他们仍继续合作，申请联合资助，并建立了结合其研究领域的基于电路的系统。

这次合作不是一个孤立的事件：创始人与MIT的许多联系人保持着联系。

“今天，我一直与同事和教授保持联系，”温兹洛夫说。“这是一个很棒的团队，尤其是当您谈论集成电路领域时。这是一个很棒的社区，我非常珍视和欣赏这种经验以及与之形成的联系。麻省理工学院对我的职业生涯留下的最长印象是与我继续保持联系的那些人。我们都在互相帮助。”

Wentzloff和Calhoun的学术实验室最终创建了一个无需电池的生理监护仪，该监视器可以跟踪用户的运动，温度，心律和其他信号，并将该数据发送到电话，而这些操作都是依靠从人体热量中获取的能量来进行的。

Wentzloff说：“那是我们决定将这种技术商业化的时候。”

2014年，他们与半导体行业资深人士Brendan Richardson合作推出了该公司，最初名为PsiKick。

最初，当Wentzloff将公司描述为“车库里的三个人和一条狗”时，创始人试图重新构想电路设计，其中包括传感器接口，处理能力，内存和无线电信号等完整计算系统的功能。他们还需要整合能量收集机制和电源管理功能。

温茨洛夫回忆说：“我们把板岩擦干净了，并且有了一个新的起点。”

创始人最初试图将其芯片出售给公司以在其之上构建解决方案，但他们很快意识到业界对无电池芯片还不够熟悉。

Wentzloff表示：“这具有一定的教育水平，因为有一代工程师习惯于使用电池供电的芯片进行系统设计。”

学习曲线使创始人开始为客户构建自己的解决方案。如今，Everactive将传感器作为更广泛服务的一部分提供，该服务结合了无线网络和数据分析功能。

该公司的传感器可以通过微小的振动，工厂内昏暗的100 lux的照明灯以及低于10华氏度的热差来供电。这些设备可以感应温度，加速度，振动，压力等。

该公司表示，其传感器的运行成本大大低于传统传感器，并且避免了部署数千个电池供电设备所带来的维护麻烦。

例如，Everactive考虑了部署10,000个传统传感器的成本。假设电池寿命为三年，则客户每年平均需要更换3333块电池，每天更换9块以上。

下一场技术革命

通过节省维护和更换成本，Everactive客户可以部署更多传感器。结合这些传感器的近乎连续的操作，使操作的可视性达到了新的高度。

“（如果您愿意的话，[取消对传感器安装的限制]开始使您对整体操作的运行方式有了第六种认识，” Calhoun说。“真令人兴奋。客户想挥舞魔杖，并确切地知道他们感兴趣的地方正在发生什么。部署成千上万个传感器的能力使您接近魔杖。”

Wentzloff相信，由于已经部署了数千个Everactive的疏水阀传感器，其用于电机和其他旋转机械的传感器将对IoT市场产生更大的影响。

除了Everactive的第二代产品外，创始人还说他们的传感器距离半透明，灵活和邮票大小还差几年。那时，客户只需要将传感器粘贴到机器上即可开始生成数据。这种易于安装和使用的影响将远远超出工厂范围。

“您听说过智能交通，智能农业等，” Calhoun说。“物联网有希望使我们的所有环境变得智能化，这意味着人们正在了解正在发生的事情，并利用这些信息使这些环境以预期我们的需求并尽可能高效的方式运行。我们相信无电池感应是实现这一愿景所必需且不可避免的，我们很高兴能成为下一次计算革命的一部分。”