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日本農業IoT技術新突破,世界首款多功能土壤感測單晶片亮相

【日本橫濱直擊】日本農業IoT晶片技術有新突破。日前, 來自日本神奈川縣一家以晶片研發為主的半導體廠商Lapis Semiconductor,在日本橫濱IoT Technology 2015 and Machmaking Program展覽上,展出了世界首款多功能土壤感測單晶片,在面積只有5 × 5平方公釐的單晶片大小內,整合酸鹼值(pH)、導電率(EC)和溫度的感測功能,克服了不同感測器訊號干擾的挑戰,而且不只能用於農業IoT,甚至也可做為防災環境監控應用。這項新IoT晶片技術更一舉獲得該展覽年度最優秀IoT科技大賞。 世界首款多功能土壤感測單晶片 由Lapis這家半導體公司推出的這款環境土壤感測器,在外觀設計類似於一般市售的酸鹼值檢測計,不過,在這個IoT土壤感測裝置內,主要嵌入了由Lapis所開發的土壤感測單晶片,在比1元硬幣還小的單晶片內整合土壤酸鹼值、導電率和溫度3種土質感測功能。 過去以來,農地土壤品質好壞,很大程度是與土壤酸鹼值和導電率有相當關聯,過高或過低的酸鹼濃度和導電率都不利於農作物生長。然而,以往如果要獲得精確的土壤檢測,往往得經過繁瑣的流程步驟,像是得先採集部分土壤,再送交到由政府或民間設立的農改場, 得由專門人員以檢測計實施檢驗後,再將結果寄送通知,等到申請者收到通知後,往往曠日費時。 而當改成直接在土壤內安插土壤感測器的方式,只要將裝有感測器裝置前端埋入土壤中,就可以開始追蹤監測,不只是省去過去複雜的檢驗步驟,甚至可做到每分鐘量測土壤的酸鹼值、含水量和溫度變化。 此外,根據Lapis官網的說明,不同於常見酸鹼值檢測方式是採取玻璃電極, 來測量溶液酸鹼值的作法,每次量測時都得要採集土壤才能開始檢測, 這款土壤感測器則採用離子感測場效電晶體(Ion-Sensitive Field Effect Transistor,ISFET),來做為土壤酸鹼度量測,甚至在晶片測量表面也以親水性物理薄膜構成,可通過電極表面優化,來提高量測的精準度。

荷蘭科學家展示以無線電波為超小溫度感應器充電

荷蘭埃因霍芬理工大學研究人員Hao Gao打造了一個只有2mm²、重1.6毫克的溫度感應器,放在手指上的感應器就如同一粒砂大小,該感應器可透過特製的路由器,經由無線電波充電,可望解決物聯網時代下感應器供電的問題。 荷蘭埃因霍芬理工大學(Eindhoven University of Technology ,TU/e)的研究人員開發出一個微型的溫度感應器,該感應器的電力來自於所身處無線環境中的無線電波,因此它不必插電,也不需電池,可望延伸到各種物聯網(IoT)應用。 在12月剛拿到博士學位的TU/e研究人員Hao Gao打造了一個只有2mm²、重1.6毫克的溫度感應器,放在手指上的感應器就如同一粒砂大小,目前該感應器的偵測範圍只有2.5公分,預計1年內可發展到1公尺,最終可達5公尺。 搭配此一感應器的是一個特製的路由器,路由器有一天線,能夠傳遞無線電波幫各個感應器充電,這些感應器除了只消耗很少的電力之外,也能在油漆、石膏或水泥下運作,代表它們可被整合到建築物中。 Gao說,未來的智慧型建築將充滿各種感應器並持續回應人們的需求,像是只有在有人進屋時才會啟動暖氣或開燈,但這樣的情景只有採用不需電池的無線感應器時才能夠實現。 Gao所設計的感應器也有一個天線可捕捉及儲存由路由器所傳送的無線電波,在電力足夠時就會自行啟動,開始測量周遭的溫度,並以不同的頻率將溫度資訊傳回路由器。 TU/e無線技術教授Peter Baltus表示,此一技術將可拓展至其他的無線感應器,諸如移動、燈光或溼度等,也能應用在支付系統、無線身份辨識、智慧型建築及工業生產系統,未來在大量生產下每個感應器成本可降至0.2美元。