“不用电”蓝牙标签的秘密

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关键词: 蓝牙,电磁波

      总部设在德克萨斯州(Texas)普莱诺(Plano)的WeTag公司,宣布它正在开发一款低功耗蓝牙(BLE)RFID标签,被称为IFIND,而该产品不需要电池。

      相反,它还能从周围环境中的电磁源,如无线路由器和其他Wi-Fi设备,手机天线,电视天线,收集和储存电力,并将其存储在一个移动电源内。

      根据公司介绍,正在申请专利的这项技术,无需更换或充电电池,iFind标签使用寿命长达二十多年。

      因为它无电池,该IFIND标签比较薄,尺寸仅为1.06英寸*0.09英寸*1.25英寸(32毫米*27毫米*2.4毫米),并可连接或附到几乎任何东西上,WeTag报告称。

      它有一个200英尺(60米)的检测范围,可与智能手机App配合使用,该公司补充道。

      该标签可通过BLE技术与iOS或Android设备连接到个人物品,如钱包,钥匙或宠物。当一个物品错位或丢失,可以配合智能手机App找到它。

      每个标签都有一个唯一的ID号,可与他人分享,他们也可以利用别人的智能手机定位错位或丢失的物品。

      在Rope模式下,如钥匙或钱包超出一定范围iFind App软件会发出警报;例如,iFind使用者在吃完饭后把钱包落在饭店后,当两者之间的距离超过200英尺的范围,标签会发出“哔哔”声而个人的手机会收到一个通知。

      如何做到不用电池

      一个小巧的(智能)电子设备能做到“不用电池”(这里说的电池也包括蓄电池,也就是你平时充电的啥啥),需要两大要素:1)应用本身能耗低;2)替代能源做得好。

      第一个条件是重要的大背景。比如有人跟我说汪尼玛啊,你要是能让笔记本电脑、手机、平板都不用电池,你就发家了啊!我说对啊 我绝对赞同,可臣妾做不到啊!T-T 现有所谓“无电源”通信系统,典型例子比如NFC(近场通讯),就是你刷信用卡时候的通信机制:信用卡啥时候需要过电池?还是RFID(射频识别)等等,本身能耗都很低,“不用电池”也习以为常。但是到了蓝牙通信,卧槽,耗能一下子上去了,原本在NFC、RFID级别玩的小trick根本不顶用。万幸,最新的蓝牙 4.0 低功耗协议(BLE),耗电量降低到了传统蓝牙的 1% 至 50%,一下子把鸿沟拉近一大半。这简直是现在基于蓝牙的无数智能电子设备的大福音;也正是基于BLE的推广,iFind才能进一步开发出世界上第一款“无电池”蓝牙通信系统。

      下面我们转向第二个关键问题:

      下面我们转向第二个关键问题:

      电池没了,该用啥供能?

      其实,除了大家最熟悉的“电池”,电子设备能采用的能源还是广阔天地、大有作为。比如西铁城手表“光动能”把任何可见光源转化成动能带动手表转(摘自LS),再比如一些计算器也依靠太阳能板长期充电。

      iFind采用的技术叫做“电磁能量采集”(E-M Energy Harvesting),以下就俗称“无电池”技术好了。简单来说,你周围哪儿都有电磁波,打个电话会有,看个电视会有,微波炉热个饭盒都会有。这些可都是明晃晃的电磁能啊,干嘛不用?不用是傻子。于是乎,最简单的方法就是用天线收集电磁能(电磁感应基础课请戳),然后可以用电容存储,效果就像是一个小电池了。如下图所示:

    “不用电”蓝牙标签的秘密

      看起来很神奇?老实说,这个技术其实在学术界发paper搞理论已经有年头了。做成实际小玩意儿也不是第一回:比如著名的矿石收音机,还有最近也在Kickstarter众筹的手机壳Lunecase,多多少少都是用类似的技术支持一些(单向)的小规模信息发送。但是用于支持完整的双向蓝牙通信,尤其是在这么小的体积内(硬币大小,两张信用卡厚),iFind所采用的技术是独一无二、不可复制的--防丢器仅仅是形式;这是世界上第一个蓝牙级别、产品化的“无电池”通信系统!我们在美国、欧盟和中国同步申请了专利,包含了天线优化、捕获电路优化、能量控制算法、硬件算法、存储电路等一系列基础自主创新点。为研发团队撒花!

      能干啥?“无电池”的应用前景

      能干啥?“无电池”的应用前景

      我见过有人质疑,如此牛逼的技术只拿来做蓝牙防丢器,是不是高射炮打蚊子了?我的回答是:谁说过我们“只”做防丢器了?我们的技术研究早就比这走的更远,产品线也更多:稍稍透露下:基于GPS和iBeacon的产品项目都已然上马开工,正在嗖嗖策马奔腾。想象下有一天,你掏出手机使用GPS map的时候,不仅不耗电(我手机现在一开GPS导航,电量就嗖嗖下降),反而一边导航一边借助GPS电磁信号充电。听起来帅不?

      现在的智能硬件,包括手表、手环,十有九个半都通过BLE和手机通信。没错,“无电池”技术同样是对这一大类产品所面临的能源瓶颈的福音。现在市面上采用BLE的设备比如 Fitbit Force 健康手环,用充电电池,待机只有一个多星期。一个破手环还要这么频繁地充电真的很无语:可是如果这些蓝牙设备都变成了“无电池”的“永动机”了呢?世界将会怎样?)

      相关的图表

    “不用电”蓝牙标签的秘密

      RF-DC 转化效率图

      这图告诉我们在日常生活中,假设你身边有个正常WiFi环境(估计10dBm),那么转化率会高达70%。

      2) 充电时间曲线

      2) 充电时间曲线

    “不用电”蓝牙标签的秘密

      我们做了两个不同容量的电容在测试模型里。实验显示,在正常WiFi环境(估计10dBm)下,容量大的那个电容从全空充到全满要1.5小时,容量小点的那个只要15分钟。

      3)各模式电流

    “不用电”蓝牙标签的秘密

      这表格基本说的是,我们收集的电磁能用于支持各种模式是杠杠的。举个例子,假设你使用Rope功能(防盗),选择1秒手机自动检测一下连接,同时你一直活在电磁屏蔽罩里周围没有一丝新的电磁能量可以捕获,那么需要18天才能用完电容储电;如果你选择2秒检测,那么27天才会山穷水尽。iFind之可靠好用,大抵如此。

    (审核编辑: 小王子)