隨著Industry 4.0的到來，信息物理系統(tǒng)(CPS)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和云計算已經(jīng)進入現(xiàn)代化工廠。作為綜合通信網(wǎng)絡，CPS可以與系統(tǒng)及人類通信的同時做決策和采取行動。過去幾年以來，技術的進步腳步能突飛猛進的主因之一是傳感器的下降。僅在十年以前，傳感器技術仍高度化。而至今，傳感器是一個大眾商品，可以讓越來越多的設備整合成一個網(wǎng)絡來組合、處理和交換更大量的數(shù)據(jù)。然而，這種網(wǎng)絡中的每一個傳感器都使用集中電源或電池。 3V鈕扣電池的神話 許多IoT和Industry 4.0應用使用3V鈕扣電池，不僅便宜還非?？煽?，不過缺點是需要經(jīng)常。充滿電的CR2032鈕扣電池供應約3.2V的電壓，僅在幾個小時就降至3V以下，這對某些無線模塊來說可能是不夠的（如WLAN、藍牙、LoRaWAN等）。結果就是傳輸會變得不穩(wěn)定或者信號范圍可能突然受到。 使用開關穩(wěn)壓器延長電池壽命 R ECOM的R-78S升壓行開關穩(wěn)壓器（圖1）是專為電池供電的IoT器件所設計開發(fā)的。即插即用的模塊可以從0.65VDC至3.15VDC的輸入電壓提供3.3V的穩(wěn)定輸出，而且還能從電池擠出一點。因此R-78S的用戶只需一個1.5V的電池來為微處理器、WLAN/藍牙模塊和IoT系統(tǒng)供電，因為該電池的使用壽命會比一般的鈕扣電池要長許多。 圖1：R-78S升壓型開關穩(wěn)壓器不僅延長IoT應用中電池的使用壽命，而且還能從電池擠出一點電量。 圖2顯示R-78S在無線模塊中的典型應用。該電路僅在發(fā)送數(shù)據(jù)時才會短暫。在這極短的時間之內，整個電路消耗大約600μW。當不發(fā)送數(shù)據(jù)時，電路處于睡眠模式，R-78S則由緩沖電容器供電，僅消耗7μA。如果電容的電荷低于一定程度，電路將被暫時以進行充電。該技術保證可以達到可靠地、免維護地運行10年以上。由于轉換器的不高，加上大幅降低電池和維護的成本，因此這額外的投資非常物超所值。 硬聯(lián)機系統(tǒng)的解決方案 在過程控制技術中，4-20mA環(huán)路已是一個很穩(wěn)定的技術。該技術在開發(fā)的七十年后仍被使用，并將繼續(xù)在許多應用上發(fā)揮重要的功能。4-20mA環(huán)路非常適合惡劣的工業(yè)環(huán)境，因為它們的電流信號不易受到干擾。這些回路根據(jù)簡單的雙線技術，信號是以特定電流的形式進行傳輸。在的應用中，4mA是0而20mA是100，這讓系統(tǒng)很因為系統(tǒng)至少有4mA的電流。斷線或傳感器故障可以立即偵測到，但是如果沒有電流的話問題就大了。4-20mA環(huán)路適合長距離的信號傳輸，在這之間的任何一處都可以接收信號。現(xiàn)代的數(shù)字技術讓4-20mA環(huán)路發(fā)揮會更大的作用。在的4-20mA環(huán)路系統(tǒng)中，來自多個傳感器的數(shù)據(jù)通過DSP進行處理和組合，然后沿著單個模擬線路，以調頻脈沖的形式發(fā)送。這需要兩個HART（高速可尋址遠程傳感器）調制解調器執(zhí)行，將發(fā)射器的數(shù)字數(shù)據(jù)包調制成模擬信號，然后在再次解調數(shù)據(jù)（如圖3所示）。這種方法可以在不安裝更多的環(huán)路電纜的情況下集成數(shù)個傳感器，這是為什么在制造業(yè)中HART是現(xiàn)在的數(shù)據(jù)協(xié)議的主要原因。因此，HART技術在保持4-20mA環(huán)路技術上扮演著舉足輕重的角色。 在4-20mA環(huán)路中，低于測量閾值（<4mA）的電流可為傳感器和設備供電。雖然這種低電流足以供給一個模擬傳感器，但它們無法供給多個傳感器，尤其是智能傳感器（具有DSP和/或顯示器）。如果附近有電源當然不會有問題，但是如果組件跟電源有些距離，布線的成本可能很高。盡管傳統(tǒng)的開關穩(wěn)壓器的IC在滿載時效率非常高但并不能解決這個問題，因為在低負載時它們也超過了4mA的閾值。即使在睡眠模式時空載電流很低，但輸出電壓也同時下降到零因此毫無幫助。線性穩(wěn)壓器也不理想，因為雖然0.5mA的空閑電流在4-20mA環(huán)路的“綠色范圍”內，但它們的效率很低，只能產生開關穩(wěn)壓器能汲取的三分之一的功率。 RECOM新的R420-1.8/PL開關穩(wěn)壓器（圖4）是克服這些問題的解決方案。由于有創(chuàng)新的拓撲結構，R420-1.8/PL的空閑電流已經(jīng)降低到0.5mA，而輸出端可以用全電壓。我們來看一個具體的例子：在輸入端使用24VDC和<3.5mA，我們在輸出端3.3V和10mA，這足以供電給微和HART調制解調器或者多個傳感器，且完全不會降低環(huán)路的功能或者系統(tǒng)的測量精度。新的開關穩(wěn)壓器的另一個優(yōu)勢是它可以輕松地與電阻組合以實現(xiàn)1.8V至5V之間的輸出電壓。 物聯(lián)網(wǎng)其實是傳感器的互聯(lián)網(wǎng)，因此創(chuàng)新的電源解決方案是重要關鍵。RECOM提供的智能組件能節(jié)省電池電力，例如R78-S升壓型開關穩(wěn)壓器。這些調節(jié)器可以擠出電池一點，所以應用可以多運行十幾年，也沒有維修的需求。同時，由于數(shù)字化的關系，測試和檢驗技術（如4-20mA環(huán)路）越來越受歡迎。開關穩(wěn)壓器不斷在進步，例如RECOMR420提供的功率比傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器多出三倍，而這些創(chuàng)新的開關穩(wěn)壓器可以確去為我們服務多年的技術在未來持續(xù)下去。 

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