MIT科研團隊研發(fā)出無需電池即可自供電的傳感器，充分利用環(huán)境能源完成任務。此裝置擺脫電池及維護更換困擾，輕松植入不易觸達之處，如船用發(fā)動機內(nèi)，持續(xù)收集機器功耗和運行信息。

通過優(yōu)化設計的溫度感知設施，此傳感器能從傳輸電力的電線附近產(chǎn)生磁場的環(huán)境中汲取能量。只需要靠近與電機相連的輸電線路，便可自動收集并儲備能量以監(jiān)控電機的溫度變化。

據(jù)麻省理工大學電子工程與計算機科學（EECS）教授，電子實驗室成員史蒂夫·李布（Steve Leeb）介紹，該傳感器工作原理為在特定的焊接接頭上收集能量，使其易于安裝布置。

相關論文已在IEEE傳感器期刊1月特刊中發(fā)布，提供了針對能量回收傳感器的設計指南，幫助工程師在環(huán)境中的可用能源與感知需求間尋找平衡。同時提供了關鍵元件及控制能量流動的流程圖，目標不僅限于收集磁場能量的傳感器，亦適用于采用其他能源來源（如振動或太陽光）的傳感器部署。

在環(huán)保、廉價且安全方面，這項設計架構有巨大潛力。只需對工廠、倉庫和商業(yè)空間進行布局，便可形成一個集成度高的傳感器網(wǎng)絡，解決安裝和維護成本問題。

面臨的主要挑戰(zhàn)有三項：系統(tǒng)啟動優(yōu)化；順應環(huán)境能源；盡量減少維護費用。他們具體步驟如下：利用先進的集成功率和晶體管網(wǎng)絡技術，使系統(tǒng)可在無初始電壓狀態(tài)下啟動；設定到達一定量度閾值后再開車；在不依賴電池前提下有效導入與轉化所獲得的能量，減少火災發(fā)生概率；優(yōu)化儲能技術，采用小型電容器替代電池并預設充電時間上限，保證設備正常啟動與收集電能；為滿足長期監(jiān)測需求，設計足夠容量的電容器即便因時間流失部分能量，仍能保持適當?shù)哪芰抗俊?/p>

最后，他們還開發(fā)了一系列控制算法，用于動態(tài)測量和預算設備收集、存儲和使用的能量。微控制器是能量管理界面的 “大腦”，它不斷檢查儲存了多少能量，并推斷是否要打開或關閉傳感器、進行測量，或者將收割機調(diào)到更高的檔位，以便收集更多能量，滿足更復雜的傳感需求。

利用這一設計框架，他們?yōu)橐粋€現(xiàn)成的溫度傳感器構建了一個能量管理電路。該設備收集磁場能量，并利用磁場能量不斷采樣溫度數(shù)據(jù)，然后通過藍牙將數(shù)據(jù)發(fā)送到智能手機接口。

研究人員使用超低功耗電路設計該設備，但很快發(fā)現(xiàn)，這些電路在崩潰前可承受的電壓有嚴格限制。收集過多電能可能導致設備爆炸。

為了避免這種情況，他們在微控制器中安裝了能量收集器操作系統(tǒng)，一旦存儲的能量過多，該系統(tǒng)就會自動調(diào)整或減少能量收集。

未來，研究人員計劃探索能耗較低的數(shù)據(jù)傳輸方法，例如使用光學或聲學。他們還希望更嚴格地模擬和預測進入系統(tǒng)的能量，或傳感器測量所需的能量，以便設備能有效地收集更多數(shù)據(jù)。