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Tapas是西門子中央研究院專家開發(fā)的全新變頻器，它有著無數(shù)的潛在用途。與過去的變頻器相比，Tapas有更普遍的應(yīng)用范圍，因?yàn)樗д娑刃。瑒?dòng)態(tài)反應(yīng)快，并且設(shè)計(jì)極為緊湊。為了深入探索各種可能的用途，西門子組織了一場(chǎng)競(jìng)賽，鼓勵(lì)工程師、科學(xué)家和各路創(chuàng)客試用這種新的變頻器，充分挖掘它的潛力。

機(jī)械臂、音頻放大器或無人機(jī)，所有這些應(yīng)用都要使用所謂的變頻器。變頻器是一種高功率電子設(shè)備，它可在轉(zhuǎn)瞬之間按要求調(diào)節(jié)電壓頻率。

如今，許多特定應(yīng)用領(lǐng)域使用著各式各樣的高度專業(yè)化的小型變頻器。這很快將成為歷史，因?yàn)槲鏖T子中央研究院的專家已經(jīng)研發(fā)出一種新的通用型變頻器——Tapas。

這種變頻器的創(chuàng)新，主要?dú)w功于氮化鎵（GaN）材料的發(fā)展。目前，變頻器使用的主要材料是硅，與之相比，氮化鎵可以支持更高頻率，也能耐受更高溫度。不僅如此，氮化鎵產(chǎn)生的廢熱更少。西門子Tapas變頻器研發(fā)負(fù)責(zé)人Dominic Buchstaller表示，“我們認(rèn)為，從硅到氮化鎵的轉(zhuǎn)變，類似于從真空管到晶體管的轉(zhuǎn)變。一夜之間，各種全新的應(yīng)用變?yōu)榭赡?，這將帶來顛覆性影響。”

適用于機(jī)器人

與硅相比，氮化鎵仍是一種相對(duì)較新的半導(dǎo)體材料，有時(shí)成本略高一些。盡管如此，其前景十分廣闊。Buchstaller預(yù)測(cè)：“氮化鎵材料性能優(yōu)異，生產(chǎn)過程中，它在半導(dǎo)體晶圓上占用的空間更少。長遠(yuǎn)來看，它的成本講降到比硅的成本更低。”

西門子免費(fèi)提供Tapas，它性能數(shù)據(jù)令人驚嘆。它們不僅比傳統(tǒng)變頻器的適用范圍更廣，而且失真極小，動(dòng)態(tài)反應(yīng)速度高達(dá)常規(guī)系統(tǒng)的10到50倍，外型亦更緊湊。因此，它們十分適用于要求高精度和高速度的機(jī)器人應(yīng)用。然而，Tapas變頻器的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)比這更廣闊，譬如，它也可用于無線充電、3D打印、LED和激光技術(shù)等。

面向開發(fā)人員開放源代碼

創(chuàng)新的靈活變頻技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，不只靠采用氮化鎵材料。新的軟件、高速信號(hào)處理器和特種高性能濾波器等，也有助于發(fā)揮氮化鎵材料的潛力，提高靈活度。

僅需修改軟件即可對(duì)通用型變頻器進(jìn)行調(diào)整，因此，西門子將這種新設(shè)備稱為“軟件定義的變頻器（SDI）”。在一定限度內(nèi)，這種全新的變頻器更像是理想的放大器，而不是傳統(tǒng)的高功率電子系統(tǒng)。此外，這些設(shè)備的潛在應(yīng)用范圍極為廣闊，西門子僅憑一己之力難以遍涉，因此，西門子決定向公眾提供這項(xiàng)技術(shù)。

一個(gè)系統(tǒng)、多種應(yīng)用：一名創(chuàng)客在埃爾蘭根紐倫堡大學(xué)的SDI實(shí)驗(yàn)室利用“Tapas”做發(fā)明創(chuàng)造。

Buchstaller說：“我們已生產(chǎn)了1000多個(gè)Tapas變頻器，目前正免費(fèi)寄給工業(yè)工程師、高校研究人員和‘創(chuàng)客社區(qū)’的成員。”這些“創(chuàng)客”喜歡搞小發(fā)明，他們利用閑暇時(shí)間做專業(yè)化的事情，譬如，制作無人機(jī)。

西門子將Tapas電路板免費(fèi)分發(fā)給開發(fā)人員得到了各方面的幫助，包括4家贊助企業(yè)：德州儀器、加州的Efficient Power Conversion、Würth Elektronik和傳感器制造商Allegro MicroSystems。它們?yōu)門apas提供了組件。

出人意料的解決方案

不過，對(duì)于Tapas，西門子所做的不止于此。西門子希望充分利用全球社區(qū)的創(chuàng)新資源。正因如此，西門子發(fā)起TAPAS社區(qū)挑戰(zhàn)賽，邀請(qǐng)來自全歐洲的開發(fā)人員競(jìng)相創(chuàng)造出與Tapas有關(guān)的創(chuàng)意。

Dominic Buchstaller（右）向西門子*技術(shù)官博樂仁解釋Tapas的發(fā)展。

這也是為什么，Tapas不僅兼容西門子控制裝置，亦可兼容Raspberry PI，這種大小的微型電腦，成本僅為35美元左右。自2012年 以來，Raspberry PI的銷量已高達(dá)數(shù)百萬臺(tái)。它在全球創(chuàng)客社區(qū)以及研究人員和工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛使用。如果這種微型電腦充當(dāng)設(shè)備的“大腦”，那么，Tapas就是它的“肌肉”——連接起數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)世界。有了合適的程序，系統(tǒng)就能執(zhí)行各式各樣的任務(wù)。

Buchstaller表示，“我們每個(gè)人都翹首企盼開發(fā)人員的奇思妙想。譬如，將Tapas用作音頻放大器的主意不是我們提出來的，而是一個(gè)學(xué)生想到的。這正是我們研制Tapas的初衷：激發(fā)人們的想象力，另辟蹊徑探尋新的技術(shù)方向。”