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SIMATIC S7-1200 CPU

SIMATIC S7-1200 系统有五种不同模块，分别为 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。其中的每一种模块都可以进行扩展，以完全满足您的系统需要。可在任何 CPU 的前方加入一个信号板，轻松扩展数字或模拟量 I/O，同时不影响控制器的实际大小。可将信号模块连接至 CPU 的右侧，进一步扩展数字量或模拟量 I/O 容量。CPU 1212C 可连接 2 个信号模块，CPU 1214C 、CPU1215C和CPU1217C可连接 8 个信号模块。最后，所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 控制器的左侧均可连接多达 3 个通讯模块，便于实现端到端的串行通讯。

安装简单方便

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都有内置的卡扣，可简单方便地安装在标准的 35 mm DIN 导轨上。这些内置的卡扣也可以卡入到已扩展的位置，当需要安装面板时，可提供安装孔。SIMATIC S7-1200 硬件可以安装在水平或竖直的位置，为您提供其它安装选项。这些集成的功能在安装过程中为用户提供了最大的灵活性，并使 SIMATIC S7-1200 为各种应用提供了实用的解决方案。.

 节省空间的设计

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都经过专门设计，以节省控制面板的空间。例如，经过测量，CPU 1214C 的宽度仅为 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的宽度仅为 90 mm。结合通信模块和信号模块的较小占用空间，在安装过程中，该模块化的紧凑系统节省了宝贵的空间，为您提供了最高效率和最大灵活性。

SIMATIC S7-1200

可扩展的紧凑自动化的模块化概念

它实现了简便的通信、有效的技术任务解决方案，并能完全满足一系列的独立自动化需求。

可扩展性强、灵活度高的设计

信号模块：

最大的 CPU 最多可连接八个信号模块，以便支持其它数字量和模拟量 I/O。

信号板：

可将一个信号板连接至所有的 CPU，让您通过在控制器上添加数字量或模拟量 I/O 来自定义 CPU，同时不影响其实际大小。SIMATIC S7-1200 提供的模块化概念可让您设计控制器系统，以完全满足您应用的需求。

内存

为用户程序和用户数据之间的浮动边界提供多达 50 KB 的集成工作内存。同时提供多达 2 MB 的集成加载内存和 2 KB 的集成记忆内存。可选的 SIMATIC 存储卡可轻松转移程序供多个 CPU 使用。该存储卡也可用于存储其它文件或更新控制器系统固件。

集成的 PROFINET 接口

集成的PROFINET 接口用于进行编程以及 HMI 和 PLC-to-PLC 通信。另外，该接口支持使用开放以太网协议的第三方设备。该接口具有自动纠错功能的 RJ45 连接器，并提供 10/100 兆比特/秒的数据传输速率。它支持多达 16 个以太网连接以及以下协议：TCP/IP native、ISO on TCP 和 S7 通信。

SIMATIC S7-1200 集成技术

SIMATIC S7-1200 具有用于进行计算和测量、闭环回路控制和运动控制的集成技术，是一个功能非常强大的系统，可以实现多种类型的自动化任务 。

用于速度、位置或占空比控制的高速输出[9]

SIMATIC S7-1200 控制器集成了两个高速输出，可用作脉冲序列输出或调谐脉冲宽度的输出。当作为 PTO 进行组态时，以高达 100 千赫的速度 提供50% 的占空比脉冲序列，用于控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用其中两个高速计数器在内部提供对脉冲序列输出的反馈。当作为 PWM 输出进行组态时，将提供带有可变占空比的固定周期数输出，用于控制马达的速度、阀门的位置或发热组件的占空比。

PLCopen 运动功能块

SIMATIC S7-1200 支持控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用轴技术对象和国际认可的 PLCopen 运动功能块，在工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic 中可轻松组态该功能。除了“home”和“jog”功能，也支持绝对移动、相对移动和速度移动。

驱动调试控制面板

工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic 中随附的驱动调试控制面板，简化了步进马达和伺服驱动器的启动和调试操作。

它提供了单个运动轴的自动控制和手动控制，以及在线诊断信息。

用于闭环回路控制的 PID 功能[9]

SIMATIC S7-1200 最多可支持 16 个 PID 控制回路，用于简单的过程控制应用。借助 PID 控制器技术对象和工程组态SIMATIC STEP 7 Basic 中提供的支持编辑器，可轻松组态这些控制回路。另外，SIMATIC S7-1200 支持 PID 自动调整功能，可自动为节省时间、积分时间和微分时间计算最佳调整值。

PID 调试控制面板

SIMATIC STEP 7 Basic 中随附的 PID 调试控制面板，简化了回路调整过程。它为单个控制回路提供了自动调整和手动控制功能，同时为调整过程提供了图形化的趋势视图。

SIMATIC S7-1200硬件创新…

集成Profinet / Ethernet 端口

不需要专用编程电缆和以太网扩展模块，减少了安装空间和成本。

信号板的概念

信号板可以增加额外的I / O点，而不必要改变CPU的体积；例如仅仅需要一路热电阻传感器信号的输入，通过信号板就可以完成。

CPU本体集成数字量I/O，模拟量I/O和运动控制I/O

不需要额外的硬件扩展，减少了PLC安装空间和成本。

SIMATIC S7-1200软件创新…

Step7 Basic是针对逻辑控制，HMI和网络通信功能进行开发的通用型编辑器

所有向导，工具条和菜单具有相似的可视化效果，易于学习与维护可节约使用者大量时间。

自动检测和上载的概念

在设计阶段，硬件组态简单快速，所有文档存储于CPU中，包括符号，注释，描述，易于维护。

无需其它软件工具

具有PID控制环节自整定功能，应用PLCopen 架构的运动控制功能，这些功能都嵌入到工程软件包括用户程序中。

SIMATIC S7-1200新特性…

安全集成

未经授权不能修改代码或过程量，提高操作的安全性。

作为通信模块与主站链接

集成的通讯接口能够快速、简单的与设备建立链接，比如SIRIUS软启动器和RFID识别器。

专有技术保护 –

通过密码保护，未经授权的第三方无法打开你的程序和算法。

 智能IO设备 –

通过简单的组态， 利用对I/O映射区的读写操作，使S7-1200 控制器搭建成（实现）主从结构的分布式I/O应用。

 集成跟踪功能 –

为了高效调试、快速的解决现场遇到的问题，S7-1200 新发布的V4.0版本集成了功能强大的信号示踪与分析工具，可以分析CPU所有的变量，标签，模拟量和数字量信号。

 配方功能 –

直接存储在CPU的内部存储器或扩展存储器中。

 DB块的在线–

CPU在RUN 模式下，可以

已修改的数据块。

RFID和条码识别 –

通过扩展RF120C模块能够让S7-1200集成有RFID和条码识别功能。

集成WEB服务器

以访问系统和过程信息，以及识别数据

具有系统诊断功能

通信参数诊断和分析

可以通过符号表和自定义符号方式，访问过程数据

用户可自定义 Web页面

固件升级

数据日志

可以从 Web 服务器的“文件浏览器”页面打开、编辑、保存、重命名或删除数据日志文件。数据日志文件按照标准 CSV 格式存储。

可以记录用户自定义符号。

PROFINET I/O作为所有控制器的接口标准，用于现场通信；同时也支持TCP/IP标准通信方式  。

通过PN网络，可以进行固件升级。

智能IO设备（I-Device ）。

标准的Web服务器功能，用户可自定义Web网页，可以获取控制和诊断信息。

针对控制器和通讯模块的编程非常简单。

新模块S7-1217C和已有模块S7-1215C都具有第二个PROFINET接口，可以同时连接HMI，I/O，驱动和编程计算机。

西门子S7-1200模块代理商

CPU CPU 1211C 1211 CPU AC/DC/Rly 6ES7 211 1BD30 0XB0

1211 CPU DC/DC/DC 6ES7 211 1AD30 0XB0

1211 CPU DC/DC/Rly 6ES7 211 1HD30 0XB0

CPU 1212C 1212 CPU AC/DC/Rly 6ES7 212 1BD30 0XB0

1212 CPU DC/DC/DC 6ES7 212 1AD30 0XB0

1212 CPU DC/DC/Rly 6ES7 212 1HD30 0XB0

CPU 1214C 1214 CPU AC/DC/Rly 6ES7 214 1BE30 0XB0

1214 CPU DC/DC/DC 6ES7 214 1AE30 0XB0

1214 CPU DC/DC/Rly 6ES7 214 1HE30 0XB0

数字量 SM 1222 8 x 继电器输出 6ES7 222 1HF30 0XB0

扩展模块 SM 1222 8 x 24V DC 输出 6ES7 222 1BF30 0XB0

SM 1223 8 x 24V DC 输入/8 x 6ES7 223 1PH30 0XB0

继电器输出

SM 1223 8 x 24V DC 输入/8 x 24V DC输出 6ES7 223 1BH30 0XB0

8 x 24V DC 输入

SM 1221 16 x 继电器输出 6ES7 221 1BF30 0XB0

SM 1222 16 x 24V DC 输出 6ES7 222 1HH30 0XB0

SM 1222 16 x 24V DC 输入/16 x 6ES7 222 1BH30 0XB0

SM 1223 继电器输出 6ES7 223 1PL30 0XB0

16 x 24V DC 输入/16 x 24V DC 输出

SM 1223 16 x 24V DC 输入 6ES7 223 1BL30 0XB0

SM 1221 6ES7 221 1BH30 0XB0

模拟量 SM 1234 4 x 模拟量输入/2 x 模拟量 6ES7 234 4HE30 0XB0

扩展模块 输出

SM 1231 4 x 模拟量输入 6ES7 231 4HD30 0XB0

SM 1232 2 x 模拟量输出 6ES7 232 4HB30 0XB0

通讯扩 CM 1241 RS 485 6ES7 241 1CH30 0XB0

展模块 CM 1241 RS 232 6ES7 241 1AH30 0XB0

信号板 SB 1223 2 x 24V DC 输入/2 x 24V DC 输出 6ES7 223 0BD30 0XB0

数字量/ 1 x 模拟量输出

模拟量 SB 1232 6ES7 232 4HA30 0XB0

模拟器 SIM 1274 1214C 模拟器 6ES7 274 1XH30 0XA0

SIM 1274 1211C/1212C 模拟器 6ES7 274 1XF30 0XA0

SIMATIC SIMATIC KTP400 Basic mono PN 3.8 寸单色，4 个功能键，以太网接口 6AV6 647-0AA11-3AX0

精简面板 SIMATIC KTP600 Basic mono PN 5.7 寸单色，6 个功能键，以太网接口 6AV6 647-0AB11-3AX0

SIMATIC KTP600 Basic color PN 5.7 寸 256 色，6 个功能键，以太网接口 6AV6 647-0AD11-3AX0

SIMATIC KTP1000 Basic color PN 10.4 寸 256 色，8 个功能键，以太网接口 6AV6 647-0AF11-3AX0

SIMATIC TP1500 Basic color PN 15 寸 256 色，不带功能键，以太网接口 6AV6 647-0AG11-3AX0

西门子S7-1200模块代理商

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上海卓蜀自动化科技有限公司（西门子核心分销商）专业销售代理西门子S7-200/300/400/1200/1500PLC、（备有大量现货 包括部分已经停产型号库存）数控系统、变频器、人机界面、触摸屏、伺服、电机、西门子电线电缆、西门子软件等 ,并可提供西门子plc模块维修服务. 欢迎来电垂询  

西门子s7-1200plc小型可编程控制器全卸了型号参数说明如下 欢迎来电询价采购

6ES72111BE400XB0 CPU 1211C   AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI

6ES72111AE400XB0 CPU 1211C   DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI

6ES72111HE400XB0 CPU 1211C   DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI

6ES72121BE400XB0 CPU 1212C   AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI

6ES72121AE400XB0 CPU 1212C   DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI

6ES72121HE400XB0 CPU 1212C   DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI

6ES72141BG400XB0 CPU 1214C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI

6ES72141AG400XB0 CPU 1214C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI

6ES72141HG400XB0 CPU 1214C   DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI

6ES72151BG400XB0 CPU 1215C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO

6ES72151AG400XB0 CPU 1215C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO

6ES72151HG400XB0 CPU 1215C   DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO

6ES72171AG400XB0 CPU 1217C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO

A5E03668639001 SIEMCORE918 BASED ON:SIMATIC S7-1200,CPU1212C,COMPACT CPU, DC/DC/DC,ONBOARD I/O:8

6ES72211BF320XB0 SM1221 数字量输入模块, 8 输入24V DC

6ES72211BH320XB0 SM1221 数字量输入模块, 16 输入24V DC

6ES72221HF320XB0 SM1222 数字量输出模块, 8输出继电器

6ES72221BF320XB0 SM1222 数字量输出模块, 8输出24V DC

6ES72221XF320XB0 SM1222 数字量输出模块, 8输出切换继电器

6ES72221HH320XB0 SM1222 数字量输出模块, 16输出继电器

6ES72221BH320XB0 SM1222 数字量输出模块, 16输出24V DC

6ES72231PH320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 8输入24V DC/ 8输出继电器

6ES72231BH320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 8输入24V DC/ 8输出24V DC

6ES72231PL320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 16输入24V DC/ 16输出继电器

6ES72231BL320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 16输入24V DC/ 16输出24V DC

6ES72231QH320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 8输入120/230V AC/ 8输出继电器

6ES72314HD320XB0 SM1231 模拟量输入模块 4AI 13位分辩率

6ES72315ND320XB0 SM1231 模拟量输入模块 4AI 16位分辩率

6ES72314HF320XB0 SM1231 模拟量输入模块 8AI 13位分辩率

6ES72315PD320XB0 SM1231 热电阻模块 4RTD 16位分辩率

6ES72315QD320XB0 SM1231 热电偶模块 4TC 16位分辩率

6ES72315PF320XB0 SM1231 热电阻模块 8RTD 16位分辩率

6ES72315QF320XB0 SM1231 热电偶模块 8TC 16位分辩率

6ES72324HB320XB0 SM1232 模拟量输出模块 2AO 14位分辩率

6ES72324HD320XB0 SM1232 模拟量输出模块 4AO 14位分辩率

6ES72344HE320XB0 SM1234 模拟量输入输出模块 4AI/2AO

6ES72411CH320XB0 CM1241 RS485 /422通讯模块

6ES72411AH320XB0 CM1241 RS232通讯模块

6ES72411CH301XB0 CB1241 RS485信号板通讯模块

6ES72784BD320XB0 SM1278 I/O Link Master连接主站

6ES72213AD300XB0 SB1221 数字量信号板模块,支持5V DC输入信号, 4输入 5V DC,高频率200KHZ

6ES72213BD300XB0 SB1221 数字量信号板模块,支持24V DC输入信号,4输入 24V DC ,高频率200KHZ

6ES72221AD300XB0 SB1222 数字量信号板模块 支持5V DC 输出信号, 4输出 5V DC,高频率200KHZ

6ES72221BD300XB0 SB1222 数字量信号板模块 4输出 24V DC 0.1A 高频率200KHZ

6ES72230BD300XB0 SB1223 数字量信号板模块 2输入24V DC/ 2输出24V DC

6ES72233AD300XB0 SB1223 数字量信号板查模块,支持5V DC输入信号,2输入 5V DC/2输出 5V DC 0.1A,高频率200KHZ

6ES72233BD300XB0 SB1223 数字量信号板模块,支持24 V DC输入信号, 2输入24V DC/ 2输出24V DC 0.1 A ,高频率200KHZ

6ES72324HA300XB0 SB1232, 模拟量信号板模块, 1AO

6ES72314HA300XB0 SB1231, 模拟量信号板模块, 1AI, 10位分辩率, (0-10V)

6ES72315PA300XB0 SB1231, 热电阻信号板模块,1 RTD  类型: Platinum (Pt)

6ES72315QA300XB0 SB1231, 热电偶信号板模块,1 TC1   类型: J, K

6ES79548LC020AA0 S7-1200 4M 存储卡

6ES79548LE020AA0 S7-1200 12M 存储卡

6ES79548LF020AA0 S7-1200 24M 存储卡

6ES79548LL020AA0 S7-1200 256M 存储卡

6ES79548LP020AA0 S7-1200 2G 存储卡

6ES79548LT020AA0 S7-1200 32G 存储卡

6ES72741XH300XA0 1214C /1215C 模拟器

6ES72741XF300XA0 1211C/1212C 模拟器

6ES72741XA300XA0 S7-1200CPU 2路模拟量输入模拟器

6ES72741XK300XA0 1217C模拟器，14输入通道，其中10通道为24V直流输入，4通道为1.5V差分输入开关

6ES72906AA300XA0 S7-1200 模块扩展电缆  2.0 米

6ES72970AX300XA0 S7-1200 电池板

西门子s7-1200plc模块代理商

上海西门子S7-1200代理

西门子plcS7-1200模块供应商

西门子plc模块S7-1200现货供应报价

西门子PLC模块专业维修

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随着物联网的逐渐铺开，人们已经在生活中看到了越来越多的物联网模块：智能水表，共享单车，等等。目前的物联网仍然主要由运营商推动，物联网模块需要使用标准蜂窝协议与基站通讯。由于基站需要覆盖尽可能大的面积，因此物联网模块需要能做到在距离基站很远时仍能通讯，这就对于物联网模块的射频发射功率有了很高的要求；从另一个角度来说，物联网模块在做无线通讯时仍然需要消耗高达30mA的电流，这使得目前的物联网模组仍然需要配合较高容量的电池（如五号电池）才能工作，这也导致了物联网模组的尺寸很难做小。

为了能进一步普及物联网，必须克服这个功耗以及尺寸的限制。例如，如果未来要把物联网做到植入人体内，则不可能再搭配五号电池，而必须使用更小的电池甚至使用能量获取系统从环境中获取能量彻底摆脱电池的限制。为了实现这个目标，从通讯协议上说，可以使用更低功耗的自组网技术，类似BLE；而从电路实现上，则必须使用创新电路来降低功耗。

能量获取技术

根据之前的讨论，目前电池的尺寸和成本都已经成为了限制IoT设备近一步进入潜在市场的瓶颈。那么，有没有可能使用从环境中获得能量来支持物联网节点工作呢？这种从环境中获取能量来支持物联网节点工作的模块叫做“能量获取”（energy harvesting），目前能量获取电路芯片的研究已经成为了研究领域的热门方向。

目前最成熟的能量获取系统可以说是太阳能电池。传统太阳能电池能提供较好的能量获取效率，但是付出的代价是难以集成到CMOS芯片上。最近，不少研究机构都在使用新型CMOS太阳能电池，从而可以和物联网节点的其他模块集成到同一块芯片上，大大增加了集成度并减小模组尺寸。当然，集成在CMOS芯片上的太阳能电池需要付出低能量输出的代价，目前常见的CMOS片上太阳能电池在室内灯光下能提供nW等级的功率输出，而在强光下能提供uW级别的功率输出，这就对物联网模组的整体功耗优化提出了很高的要求。另一方面，也可以将能量获取与小尺寸微型电池配合使用，当光照较好时使用太阳能电池而在光照较弱时使用备用电池，从而提升整体物联网模组的电池寿命。

除了太阳能电池外，另一个广为人知的环境能量就是WiFi信号。今年ISSCC上，来自俄勒冈州立大学的研究组发表了从环境中的WiFi信号获取能量的芯片。先来点背景知识：WiFi的最大发射功率是30dBm（即1W），在简单的环境里（即没有遮挡等）信号功率随着与发射设备的距离平方衰减，在距离3m左右的距离信号功率就衰减到了1uW（-30dBm）左右，而如果有物体遮挡则会导致功率更小。俄勒冈州立大学发表的论文中，芯片配合直径为1.5cm的天线可以在非常低的无线信号功率（-33dBm即500nW）下也能工作给电池充电，能量获取效率在5-10%左右（即在距离发射源3m的情况下输出功率在50nW左右）。因此，WiFi信号也可以用来给物联网模组提供能量，但是其输出功率在现实的距离上也不大，同样也需要节点模组对于功耗做深度优化。

另外，机械能也可以作为物联网节点的能量获取来源。压电效应可以把机械能转换为电能，从而使用压电材料（例如压电MEMS）就能为物联网节点充电。使用压电材料做能量源的典型应用包括各种智能城市和工业应用，例如当有车压过减速带的时候，减速带下的物联网传感器上的压电材料可以利用车辆压力的机械能给传感器充电并唤醒传感器，从而实现车辆数量统计等。这样，机械压力即可以作为需要测量的信号，其本身又可以作为能量源，所以在没有信号的时候就无需浪费能量了！压电材料的输出功率随着机械能的大小不同会有很大的区别，一般在nW-mW的数量级范围。

唤醒式无线系统

传统的IoT无线收发系统使用的往往是周期性通讯或主动事件驱动通讯的方案。周期性通讯指的是IoT节点定期打开与中心节点通讯，并在其他时间休眠；事件驱动通讯则是指IoT节点仅仅在传感器监测到特定事件时才与中心节点通讯，而其它时候都休眠。

在这两种模式中，都需要IoT节点主动与中心节点建立连接并通讯。然而，这个建立连接的过程是非常消耗能量的。因此，唤醒式无线系统的概念就应运而生。

什么是唤醒式无线系统？就是该该系统在大多数时候都是休眠的，仅仅当主节点发射特定信号时才会唤醒无线系统。换句话说，连接的建立这个耗费能量的过程并不由IoT节点来完成，而是由中心节点通过发送唤醒信号来完成。

当建立连接的事件由中心节点来驱动时，一切都变得简单。首先，中心节点可以发射一段射频信号，而IoT节点可以通过能量获取（energy harvesting）电路从该射频信号中获取能量为内部电容充电。当IoT节点的电容充电完毕后，无线连接系统就可以使用电容里的能量来发射射频信号与中心节点通讯。这样一来，就可以做到无电池操作。想象一下，如果不是使用唤醒式无线系统，而是使用IoT主动连接的话，无电池就会变得困难，因为无法保证IoT节点在需要通讯的时候在节点内有足够的能量。反之，现在使用唤醒式系统，中心节点在需要IoT节点工作时首先为其充电唤醒，就能保证每次IoT节点都有足够能量通讯。

那么，这样的唤醒式无线系统功耗有多低呢？在2016年的ISSCC上，来自初创公司PsiKick发表的支持BLE网络的唤醒式接收机在做无线通讯时仅需要400 nW的功耗，而到了2017年ISSCC，加州大学圣地亚哥分校发表的唤醒式接收机更是把功耗做到了4.5 nW，比起传统需要毫瓦级的IoT芯片小了4-6个数量级！

反射调制系统

唤醒式接收机主要解决了无线链路中如何低功耗接收信号的问题，但是在如果使用传统的发射机，则还是需要主动发射射频信号。发射机也是非常费电的，发射信号时所需的功耗常常要达到毫瓦数量级。那么，有没有可能在发射机处也做一些创新，降低功耗呢？

确实已经有人另辟蹊径，想到了不发射射频信号也能把IoT节点传感器的信息传输出去的办法，就是由华盛顿大学研究人员提出的使用发射调制。反射调制有点像在航海和野外探险中的日光信号镜，日光信号镜通过不同角度的反射太阳光来传递信息。在这里，信号的载体是太阳光，但是太阳光能量并非传递信号的人发射的，而是作为第三方的太阳提供的。类似的，华盛顿大学研究人员提出的办法也是这样：中心节点发射射频信号，IoT节点则传感器的输出来改变（调制）天线的发射系数，这样中心节点通过检测反射信号就可以接收IoT节点的信号。在整个过程中IoT节点并没有发射射频信号，而是反射中心节点发出的射频信号，这样就实现了超低功耗

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华盛顿大学的Shyam Gollakota教授率领的研究组在反射调制实现的超低功耗IoT领域目前已经完成了三个相关项目。去年，他们完成了passive WiFi和interscatter项目。Passive WiFi用于长距离反射通信，使用WiFi路由器发射功率相对较高的射频信号，而IoT节点则调制天线反射系数来传递信息。多个IoT节点可以共存，并使用类似CDMA扩频的方式来同时发射信息。interscatter则用于短距离数据传输，使用移动设备发射功率较低的射频信号，而IoT节点则调制该射频信号的反射来实现信息传输的目的。Passive WiFi和interscatter芯片的功耗都在10-20微瓦附近，比起动辄毫瓦级别的传统IoT无线芯片小了几个数量级，同时也为物联网节点进入人体内等应用场景铺平了道路。

Passive WiFi（上）与Interscatter（下）使用反射调制，分别针对长距离与短距离应用。

Passive WiFi和Interscatter还需要使用电信号因此需要供电，而Gollakota教授最近发表的Printed WiFi则是更进一步，完全不需要供电了！

在物联网的应用中，许多需要检测的物理量其实不是电信号，例如速度，液体流量等等。这些物理量虽然不是电物理量，但是由于目前主流的信号处理和传输都是使用电子系统，因此传统的做法还是使用传感器电子芯片把这些物理量转化为电信号，之后再用无线连接传输出去。其实，这一步转化过程并非必要，而且会引入额外的能量消耗。Printed WiFi的创新之处就是使用机械系统去调制天线的反射系数，从而通过反射调制把这些物理量传输出去。这样，在IoT节点就完全避免了电子系统，从而真正实现无电池工作！

目前，这些机械系统使用3D打印的方式制作，这也是该项目取名Printed WiFi的原因。

上图是Printed WiFi的一个例子，即转速传感器。弹簧、齿轮等机械器件在上方测速仪旋转时会周期性地闭合／打开最下方天线（slot antenna）中的开关，从而周期性地（周期即旋转速度）改变最下方天线的反射特性，这样中心节点只要通过反射射频信号就能读出旋转速度。最下方的图是该传感器在不同转速时的反射信号在时间域的变化情况，可见通过反射信号可以把转速信息提取出来。

超低功耗传感器

物联网节点最基本的目标就是提供传感功能，因此超低功耗传感器也是必不可少。目前，温度、光照传感器在经过深度优化后已经可以实现nW-uW数量级的功耗，而在智能音响中得到广泛应用的声音传感器则往往要消耗mW数量级甚至更高的功耗，因此成为了下一步突破研发的重点。

在声音传感器领域，最近的突破来自于压电MEMS。传统的声音传感器（即麦克风）必须把整个系统（包括后端ADC和DSP）一直处于活动待机状态，以避免错过任何有用的声音信号，因此平均功耗在接近mW这样的数量级。然而，在不少环境下，这样的系统其实造成了能量的浪费，因为大多数时候环境里可能并没有声音，造成了ADC、DSP等模组能量的浪费。而使用压电MEMS可以避免这样的问题：当没有声音信号时，压电MEMS系统处于休眠状态，仅仅前端压电MEMS麦克风在待命，而后端的ADC、DSP都处于休眠状态，整体功耗在uW数量级。而一旦有用声音信号出现并被压电MEMS检测到，则压电MEMS麦克风可以输出唤醒信号将后面的ADC和DSP唤醒，从而不错过有用信号。因此，整体声音传感器的平均功耗可以在常规的应用场景下可以控制在uW数量级，从而使声音传感器可以进入更多应用场景。

超低功耗MCU

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物联网节点里的最后一个关键模组是MCU。MCU作为控制整个物联网节点的核心模组，其功耗也往往不可忽视。如何减小MCU的功耗？MCU功耗一般分为静态漏电和动态功耗两部分。在静态漏电部分，为了减小漏电，可以做的是减小电源电压，以及使用低漏电的标准单元设计。在动态功耗部分，我们可以减小电源电压或者降低时钟频率来降低功耗。由此可见，降低电源电压可以同时降低静态漏电和动态功耗，因此能将电源电压降低的亚阈值电路设计就成了超低功耗MCU设计的必由之路。举例来说，将电源电压由1.2V降低到0.5V可以将动态功耗降低接近6倍，而静态漏电更是指数级下降。当然，亚阈值电路设计会涉及一些设计流程方面的挑战，例如如何确定亚阈值门电路的延迟，建立／保持时间等都需要仔细仿真和优化。在学术界，弗吉尼亚大学的研究组发布了动态功耗低至500nW的传感器SoC，其中除了MCU之外还包括了计算加速器和无线基带。在已经商业化的技术方面，初创公司Ambiq的Apollo系列MCU可以实现35uA／MHz的超低功耗，其设计使用了Ambiq拥有多年积累的SPOT亚阈值设计技术。在未来，我们可望可以看到功耗低至nW数量级的MCU，从而为使用能量获取技术的物联网节点铺平道路。

结语

随着物联网的发展，目前第一代广域物联网已经快速铺开走进了千家万户。然而，广域物联网节点由于必须满足覆盖需求，因此射频功耗很难做小，从而限制了应用场景（例如人体内传感器等无法使用大容量电池的场景）。局域物联网将会成为物联网发展的下一步，本文介绍的能量获取技术配合超低功耗无线通信、MCU和传感器可望让物联网节点突破传统的限制，在尺寸和电池寿命方面都得到革命性的突破，从而为物联网进入可植入式传感器等新应用铺平道路。

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