【導(dǎo)讀】最近，美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校的電氣工程師開發(fā)了一款溫度傳感器，其功率只有113皮瓦，不足1瓦特100億分之一。未來(lái)，這款幾乎零功耗的溫度傳感器有望應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、植入式設(shè)備、智能家居監(jiān)控設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備等產(chǎn)品。
（圖片來(lái)源：David Baillot/加州大學(xué)圣迭戈分校雅各布斯工程學(xué)院）
Mercier也是加州大學(xué)圣迭戈分校可穿戴傳感器實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)合主任。他的節(jié)能微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室位于加州大學(xué)圣迭戈分校，其主題就是構(gòu)建這種超低功耗、小型化的電子設(shè)備。他的研究小組的工作重點(diǎn)主要是提高整個(gè)集成電路中單個(gè)部分的能源效率，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗。然而，一個(gè)很好的案例便是這種用于醫(yī)療設(shè)備或者智能恒溫設(shè)備的溫度傳感器。
這項(xiàng)研究的論文于6月30日發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》雜志上。
技術(shù)
（圖片來(lái)源：David Baillot/加州大學(xué)圣迭戈分校雅各布斯工程學(xué)院）
流通過(guò)電阻，電阻的阻值隨溫度發(fā)生變化，然后測(cè)量產(chǎn)生的電路，再使用高功率模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將這個(gè)電壓轉(zhuǎn)化成相關(guān)的溫度。
研究人員采用一種新工藝取代了傳統(tǒng)工藝，他們開發(fā)出了一種創(chuàng)新系統(tǒng)直接數(shù)字化溫度并且節(jié)省功耗。他們的系統(tǒng)由兩個(gè)超低功耗的電流源組成：一個(gè)在固定時(shí)間內(nèi)為電容充電，而不考慮溫度；另外一個(gè)隨著溫度變化進(jìn)行充電，溫度越慢則速度越慢，溫度越高則速度越快。
隨著溫度變化，系統(tǒng)也在調(diào)整，讓依賴于溫度的電流源和固定電流源的充電時(shí)間相同。內(nèi)置的數(shù)字反饋回路，通過(guò)將依賴溫度的電流源重新連接于不同尺寸的電容（電容的尺寸和實(shí)際的溫度直接成正比。），均衡充電時(shí)間。例如，當(dāng)溫度下降時(shí)，依賴溫度的電流源充電變慢，反饋回路通過(guò)切換至更小的電容進(jìn)行補(bǔ)償，這個(gè)電容決定了特殊的數(shù)字讀數(shù)。
溫度傳感器集成到一個(gè)小型芯片中，其面積只有 0.15 × 0.15 平方毫米。它的工作溫度范圍是：零下20攝氏度到40攝氏度。
研究人員稱，即使是接近零功率，它的性能完全可以與目前最先進(jìn)的技術(shù)相比。然而，這種傳感器的響應(yīng)時(shí)間是約為每秒鐘一次溫度更新，這一點(diǎn)比現(xiàn)有的溫度傳感器要慢。可是研究人員稱，這種響應(yīng)時(shí)間足以滿足人體、家居和其他環(huán)境設(shè)備的需求，這些設(shè)備測(cè)量的溫度不會(huì)迅速波動(dòng)。
價(jià)值
（圖片來(lái)源：David Baillot/加州大學(xué)圣迭戈分校雅各布斯工程學(xué)院）
未來(lái)
下一步，團(tuán)隊(duì)將致力于提高溫度傳感器的精準(zhǔn)度，也將優(yōu)化它的設(shè)計(jì)，使其可以成功集成到商用設(shè)備中
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