半导体提高自动化和效率的 3 种方式

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半导体提高自动化和效率的 3 种方式

发布日期：日期：2022-07-26
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文章来源：TI官网

2022 年 7 月 12 日

每一位和我交谈的客户都希望通过更高效的系统实现更高水平的自动化和控制，从而最大限度地提高生产力。有时候，元件级的小创新也能在系统级别实现有意义的成本、能源和时间节省，这激发了我。

纵观德州仪器所支持的各种应用 – 从机器人技术到工厂自动化、电网、家居自动化以及许多其他工业系统 – 在我看来有三大显著的主流趋势：

传感器越来越多，数据也越来越多

额外的数据要求系统能够更快、更准确地对周围的世界做出反应。这种功能对于涉及自动化的系统至关重要，但这也意味着人们更加关注在整个系统中快速高效地处理数据。

目前我们也有能力识别以前无法检测的情况。考虑一下我们的毫米波雷达传感技术，它几乎可以让任何系统精确检测物体和运动。TI 毫米波雷达传感器采用原本庞大、复杂且昂贵的技术，而且更小、更易于使用且更实惠，使得更精密的感应日益普及。

观看我们今年 Embedded World（国际嵌入式系统展）的演示视频。

涌入系统的大量数据要求我们所有人发挥创造性思维，思考如何有效管理数据并实现更快、更智能的决策。一种方法可能是将支持 AI 的边缘硬件和软件整合到工业系统中，以处理更多的数据并实时适应不断变化的环境。

管理各种来源的输入具有挑战性。例如，我们的雷达传感器可用于增强协作机器人的感知能力，使机器人能够以几年前无法实现的方式在人类周围有效且更安全地进行操作和交互。通过添加视觉感应，协作机器人可以更好地看到与其更接近的障碍物。这就是传感器融合技术的用武之地。将传感器融合整合到系统中，让设计人员能够灵活地支持多种传感模式，例如视觉感应、雷达、激光雷达等，这有助于增强系统的整体感知能力。

虽然我使用协作机器人作为常见示例，但不难看出这些相同的概念如何应用于其他应用以增强自动化和提高效率。

提高系统的能效

我看到的第二个趋势是希望系统更节能。平衡对更高性能日益增长的需求，同时努力保持整体系统尺寸相同，或缩小系统尺寸，这要求我们降低系统的功耗。对于需要满足性能要求并遵守固定功率预算的电池供电系统也是如此。

在几乎所有应用和子系统中，都出现了提高能源效率的新方法。例如，我们看到在医疗应用中，大家试图将更多传感器整合到现有系统中；在电动汽车中，制造商试图通过更节能的电池延长行驶里程。

我们在 HVAC 系统中也看到了这种趋势。直至几年前，所有住宅 HVAC 系统还在使用单级压缩机。如今，我们看到越来越多的系统转向变速压缩机，从而实现更高效的总体能源使用。

变速压缩机由专为实时控制应用设计的专门处理技术管理，直到最近，该技术的实现依然昂贵而复杂。通过使用更实惠的实时控制微控制器 (MCU)，例如我们的 C2000 和 Sitara MCU，工程师可以得到有助于在同一系统内充分提高电机控制和提高能效的技术。将住宅过渡到变速 HVAC 系统，有可能显著节约整个电网上的能源。

我很高兴看到，实时控制创新可与氮化镓 (GaN) 等宽带隙技术配合使用，进而推动数据中心电源、光伏逆变器、个人电子产品快速充电器和其他电力传输应用的系统效率和功率密度方面的突破。

更强的连接

在当今世界，人与人之间更加紧密相连，而从业务角度看，强化连接同样大有裨益。

例如，对于为工厂增加更多传感和连接功能的公司，可能有助于减少不活跃的建筑物区域的电力使用，或有助于根据需求变化调整生产。有线和无线工业通信技术（例如以太网、控制器局域网、Bluetooth® 和 Zigbee®）提高了这种灵活性水平。

现在，我们把这种概念应用于一座城市。公用事业公司通过使用无线网状网络，能够更好地监控网络并进行相应调整。这种增强的连接加上能源存储系统（例如住宅太阳能家庭系统），可帮助服务提供商在高峰期调节能源用量。增强为楼宇和智慧城市提供支持的系统中的连接能力，让企业将生产力提高到过去不可能实现的水平。

一直以来，我们的初心未改，致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用，让世界更美好。因此，我们想要与客户并肩合作，实现更智能、更高效、连通性更好的系统。通过提供多种方式来打造和优化系统，帮助推动下一个创新浪潮，在检测、处理和反应速度方面超越以往任何技术。

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