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作者 : 德州儀器 Amichai Ron

半導體技術正在協助盡可能提升一系列從機器人技術到工廠自動化、電網、家庭自動化等工業系統的生產力

 與我交談的每位客戶都希望透過高效率的系統實現較高程度的自動化和控制,藉以盡可能提高生產力。讓我感到激勵的是看見有時元件層級的小創新可以在系統層級帶來有意義的成本、能源和時間節省。  

縱觀我們公司實現的應用範圍,從機器人技術到工廠自動化、電網、家庭自動化和許多其他工業系統,三個一致的趨勢對我來說相當明顯:

更多感測器、更多資料

更多的資料促使系統對週遭環境做出更快速、更準確的反應。這項功能對於涉及自動化的系統來說極為重要。不過,這也表示使用者更關注在整個系統中快速有效地處理資料。

我們現在也有能力識別以往無法感知的事物。我們的毫米波雷達感測技術有助於幾乎任何系統精確偵測物體和運動。由於原本龐大、複雜而且所費不貲的技術變得更小型、更容易使用而且更經濟實惠,TI 毫米波雷達感測器促使較高精度的感測變得更容易進行。

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進入系統的資料要求我們所有人以創造性的方式地思考如何有效管理資料,並做出更快速、更智慧的決策。其中一種方法可能是將支援邊緣人工智慧的硬體和軟體整合到工業系統中,藉以處理更多的資料,並即時適應不斷變化的環境。

管理各種來源的輸入可能有挑戰性。例如,我們的雷達感測器可用於強化協作機器人的感知能力,以幾年前無法實現的方式在人類之間進行更有效、更安全的操作和互動。透過增加視覺感應,協作機器人可以更確實看見較靠近的障礙物。這就是感測器融合技術的用處。感測器融合整合到系統之後,設計人員能夠彈性支援多種感測模式,例如視覺感測、雷達、光達等,這有助於強化系統的整體感知。

雖然我使用協作機器人做為一般範例,不過不難看出這些相同的概念如何套用於其他應用來強化自動化和提高效率。

促使系統提升能源效率

我看見的第二個趨勢是希望系統提升能源效率。想要一方面持續提高性能,而另一方面試圖保持或縮小整體尺寸,就必須降低系統的功耗。對於需要滿足性能要求並堅持固定功率預算的電池供電系統也是如此。

幾乎所有應用和子系統都出現了提高能源效率的新方法。我們在試圖將更多感測器裝入現有系統的醫療應用中,而且汽車製造商試圖透過提升能源效率的電池增加電動車的行駛里程。

我們也在 HVAC 系統中發現這一點。幾年前,所有住宅 HVAC 系統都使用單級壓縮機。如今,我們發現愈來愈多的系統改用變速壓縮機,藉以提高能源使用的效率。

變速壓縮機由專為即時控制應用設計的專門處理技術管理,這項技術最近變得成本相當高,而且實作相當複雜。透過使用更經濟實惠的即時控制微控制器 (MCU),例如我們的 C2000 Sitara MCU,工程師可以運用有助於在同一個系統內盡可能控制馬達並提高能源效率的技術。住宅改採變速 HVAC 系統有可能節省整個電網的大量能源。

我很樂見與氮化鎵 (GaN) 等寬頻隙技術搭配的即時控制創新將如何推動資料中心電源、太陽能逆變器、個人電子產品快速充電器和其他供電應用的系統效率和功率密度更加突破。

提升連接性

雖然全世界在個人層面持續變得更緊密,不過從業務角度提升連接性也有好處。

例如,為工廠增加更多感測和連接能力的公司或許能夠減少較少使用的建築物區域所耗用的電力,或根據需求變化調整生產。工業通訊以及乙太網路、控制器區域網路、Bluetooth® 和 Zigbee® 等有線和無線技術促成了如此的彈性。

這個概念現在可以套用於城市。透過無線網狀網路,公用事業公司能夠更確實監控網路並做出相對應的調整。如此強化的連接性與住宅太陽能家庭系統等儲能系統相結合,有助於服務供應商在尖峰時段調整能源使用。對於支援建築物和智慧城市的系統本身的連接性加以強化有助於企業將生產力提高到以往無法達到的新境界。

我們熱衷於透過半導體促使電子產品更經濟實惠,這也是我們想要與客戶共同促進系統更智慧、更高效率而且更有效連接的原因之一。透過提供多種方法來建立和優化客戶的系統,我們可以協助推動下一波創新,這些創新可以達到比以往更快速的感測、處理和反應。

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