Tecnologia RF - La tecnologia di raccolta dell'energia aiuta a alimentare i dispositivi IoT

Per molto tempo, l'enorme mercato formato dall'Internet of Things e l'enorme numero di miliardi di dispositivi sono gradualmente diventati noti alle persone. Allo stesso tempo, i dispositivi IoT mobili stanno diventando sempre più e l'alimentazione cablata non è una soluzione a lungo termine. Mentre il mercato dell'Internet of Things continua a crescere vigorosamente, il metodo di approvvigionamento energetico e i problemi delle batterie delle apparecchiature stanno diventando nuove sfide.

Immaginate di avere 1 miliardo di dispositivi IoT e ogni dispositivo ha una durata della batteria di 3 anni. Ciò significa che in media, quasi un milione di batterie devono essere sostituite ogni giorno, il che comporta pressioni sui costi, rischi ambientali e molti altri problemi. Quindi c'è qualche nuovo metodo di approvvigionamento energetico che può alleviare questo fenomeno?

Dove c'è luce, c'è energia, e l'energia fotovoltaica (energia solare) è ampiamente utilizzata. Allo stesso tempo, molte tecnologie fotovoltaiche continuano a fare progressi, come i pannelli solari fotovoltaici su larga scala e le piccole celle fotovoltaiche utilizzate in prodotti come le calcolatrici.

Inoltre, la tecnologia organica delle celle solari dovrebbe anche essere disponibile sul mercato in futuro, fornendo prestazioni equivalenti o ancora migliori. Alcuni nuovi materiali hanno anche caratteristiche come substrati flessibili e forme personalizzabili, e possono essere personalizzati e stampati su plastiche flessibili o altri materiali per aggiungere nuovi moduli fotovoltaici ai progetti industriali esistenti.

La quantità di energia raccolta dall'energia solare è correlata a vari fattori come l'intensità della luce e i materiali fotovoltaici. Diverse tecnologie hanno valori energetici diversi raccolti da un'area unitaria sotto diversi livelli di luce, e anche i prezzi dei materiali sono diversi. Pertanto, la raccolta di energia fotovoltaica deve considerare l'ambiente luminoso, l'area disponibile e i vincoli di bilancio.

Una piccola calcolatrice è un prodotto elettronico che la gente conosce molto bene, ma ciò che è meno noto è che già 100 anni fa, la "calcolatrice" di allora, la macchina aggiunta, aveva cominciato a fare affidamento sulla raccolta meccanica di energia per funzionare.

Nella raccolta meccanica dell'energia, usiamo il movimento meccanico per spostare i poli magnetici nella bobina per formare una raffica di energia e quindi catturare questa energia per la trasmissione wireless. Con l'aiuto del meccanismo di raccolta e rilascio di energia attraverso l'esercizio fisico, possiamo fare in modo che l'energia sia utilizzata con la produzione, piuttosto che immagazzinata nella batteria.

Tuttavia, la raccolta meccanica dell'energia deve avere elementi di raccolta corrispondenti. Un elemento spesso deve essere di 3 centimetri quadrati e l'altezza può essere inferiore a 1 cm. Come integrare componenti per soddisfare il fabbisogno energetico dell'apparecchiatura, questo è ciò che dobbiamo considerare pienamente.

La raccolta di energia termica può essere una tecnologia che le persone non conoscono. Nei dispositivi termoelettrici, quando diverse temperature sono poste fianco a fianco, la tensione viene generata di conseguenza. Utilizzando la tensione convertita da questa differenza di temperatura, possiamo realizzare la raccolta di energia termica.

Nello specifico nel generatore termoelettrico, riscaldiamo un'estremità del generatore mantenendo l'altra estremità a bassa temperatura, in modo che appaia una differenza di potenziale nel circuito; e quindi utilizzare un circuito booster per aumentare la tensione per soddisfare i requisiti operativi del circuito integrato. Sulla base di questo principio, Atmosic e un'azienda hanno collaborato per sviluppare e sviluppare un orologio per la raccolta dell'energia termica, in grado di supportare completamente le funzioni di base dell'orologio indipendentemente raccogliendo il calore del polso.

Va notato che nella raccolta dell'energia termica, abbiamo bisogno non solo di una fonte di calore, ma anche di un radiatore per creare una differenza di temperatura. Perché il calore deve continuare a fluire nell'apparecchiatura per produrre una fonte continua di corrente ed energia.

Per una sorgente a radiofrequenza con un ciclo di lavoro del 100%, la potenza teorica massima ottenibile diminuisce rapidamente man mano che aumenta la distanza di movimento. Quando la distanza di movimento supera un metro, nel caso di 2,4 GHz, anche l'energia grezza disponibile è inferiore a 100 microwatt. Inoltre, deve essere considerata l'efficienza del collettore e dello stoccaggio. Quando la banda di frequenza viene commutata a 915 MHz, il dispositivo può ottenere un livello più elevato di raccolta della potenza e può raccogliere energia a due o tre metri, o anche a cinque o sei metri di distanza.

Diversamente da altri metodi di raccolta dell'energia, la raccolta dell'energia a radiofrequenza deve anche prendere in considerazione le normative di comunicazione di varie regioni, tra cui la frequenza disponibile, la potenza massima di uscita, ecc. Queste restrizioni influenzano effettivamente la quantità di energia che può essere raccolta. Ad esempio, le restrizioni in Europa sono più severe di quelle in Nord America e Giappone, in modo che di solito possono ottenere solo 10 dB di energia in meno rispetto al solito.

In qualità di innovatore globale della tecnologia wireless IoT (Internet of Things) a bassissima potenza, Atmosic ha sviluppato tre tecnologie innovative: radiofrequenza a bassissima potenza, sveglia in radiofrequenza e raccolta di energia controllata per ottenere il consumo energetico più basso e ridurre completamente le applicazioni IoT Affidabilità alle batterie. Ad esempio, possiamo applicare la tecnologia di sveglia a radiofrequenza in un tag di sicurezza in modo che si attivi solo quando è vicino al lettore di schede. Il risveglio tramite identificazione a radiofrequenza può anche consentire al dispositivo di funzionare solo quando è necessario raccogliere energia; o affidarsi a mettere il dispositivo in una scatola speciale o vicino alla sorgente del segnale per caricare il dispositivo quando non è in funzione.

Naturalmente, la raccolta di energia non è un percorso tecnico "tutto o niente". Possiamo ancora combinare la tecnologia della batteria con la tecnologia di raccolta dell'energia, utilizzare l'energia raccolta prima attraverso l'unità di gestione dell'energia, continuare a ottimizzare il consumo energetico e prolungare notevolmente la durata della batteria; è anche possibile utilizzare solo l'energia raccolta in alcuni casi, completamente sbarazzarsi della dipendenza dalla batteria.

Atmosic ha progettato un chip Bluetooth 5.0 a bassissima potenza che si concentra sulle applicazioni di raccolta dell'energia. Ha molte caratteristiche che aiutano a ridurre il consumo energetico, come un ricevitore di sveglia indipendente e flessibile, che consente al chip di svegliarsi solo quando riceve un segnale RF specifico, mantenendo così un basso consumo energetico; Unità di gestione dell'energia integrata, in grado di raccogliere e gestire più ingressi energetici, e persino realizzare l'uso "permanente" della batteria in determinate condizioni.

Infine, la tecnologia controllata di raccolta dell'energia fornita da Atmosic fornisce una varietà di soluzioni ai problemi della batteria e dei costi dell'Internet of Things e di altri dispositivi. Esistono molti tipi di tecnologie di raccolta dell'energia disponibili, ma non sono una panacea. Dobbiamo ancora avere una profonda comprensione dell'ambiente e delle applicazioni specifiche in cui ci troviamo, unite alle dimensioni del budget e degli obiettivi, e scegliere la soluzione più adatta in base alle condizioni.