СВЧ технология - Технология сбора энергии помогает питать устройства Интернета вещей

Огромный рынок, созданный Интернетом вещей, и миллиарды устройств уже давно известны. В то же время все больше и больше мобильных устройств IoT, и проводное питание не является долгосрочным решением. По мере того, как рынок IoT продолжает процветать, способы энергоснабжения устройств и проблемы с батареями становятся новыми вызовами.

Представьте, что у нас есть миллиард устройств Интернета вещей, каждый из которых имеет срок службы батареи 3 года. Это означает, что в среднем необходимо заменять почти 1 миллион батарей в день, что создает давление на стоимость, экологическую опасность и многие другие проблемы. Есть ли какие - либо новые способы энергоснабжения, которые могут смягчить это явление?

Там, где есть свет, есть энергия, и фотоэлектрическая энергия (солнечная энергия) широко используется. В то же время многие фотоэлектрические технологии продолжают развиваться, такие как большие солнечные фотоэлектрические панели и небольшие фотоэлектрические элементы, используемые в таких продуктах, как калькуляторы.

Кроме того, ожидается, что технология органических солнечных элементов будет коммерциализирована в будущем, обеспечивая такую же или даже лучшую производительность. Некоторые новые материалы также имеют такие характеристики, как гибкая основа и настраиваемые формы, которые могут быть настроены и напечатаны на гибких пластмассах или других материалах, добавляя новые фотоэлектрические модули к существующему промышленному дизайну.

Энергия, собираемая солнечной энергией, связана с различными факторами, такими как интенсивность света и фотоэлектрические материалы. Значения энергии, собираемой различными методами на единицу площади при разных уровнях освещения, различны, а цены на материалы различны. Поэтому сбор фотоэлектрической энергии требует учета световой среды, доступной площади и бюджетных ограничений.

Маленькие калькуляторы - это хорошо знакомые электронные продукты, но мало что известно о том, что еще 100 лет назад тогдашние аддитивные машины « калькулятора» начали полагаться на механический сбор энергии для работы.

В механическом сборе энергии мы используем механическое движение для перемещения магнитных полюсов в катушке, образуя энергетические вспышки, а затем захватывая эту энергию для беспроводной передачи. Используя механизм сбора и высвобождения энергии посредством движения, мы можем использовать энергию для производства, а не для хранения в батарее.

Однако механический сбор энергии должен иметь соответствующие элементы сбора. Элемент обычно требует размера 3 квадратных сантиметра, высота может быть меньше 1 сантиметра. Как интегрировать компоненты для удовлетворения энергетических потребностей оборудования, это то, что нам нужно полностью рассмотреть.

Сбор тепловой энергии может быть незнакомой технологией. В термоэлектрических установках, когда различные температуры размещаются бок о бок, соответствующее местное напряжение. Используя это температурное преобразование напряжения, мы можем достичь сбора тепловой энергии.

В частности, в термоэлектрических генераторах мы нагреваем один конец генератора, сохраняя другой при низких температурах, что приводит к разности потенциалов в цепи; Затем используется схема повышения напряжения для повышения напряжения для удовлетворения эксплуатационных требований интегральной схемы. Основываясь на этом принципе, Atmosic и компания совместно разработали часы для сбора тепловой энергии, которые могут полностью независимо поддерживать основные функции часов, собирая тепло на запястье.

Важно отметить, что при сборе тепловой энергии нам нужны не только источники тепла, но и радиаторы, чтобы генерировать перепады температур. Потому что тепло должно постоянно течь в устройстве, чтобы генерировать непрерывный ток и источник энергии.

Для радиочастотных источников со 100 - процентной долей пустоты максимальная теоретическая мощность, которую можно получить, быстро уменьшается с увеличением расстояния движения. При перемещении на расстояние более одного метра даже доступная первоначальная энергия составляет менее 100 микроватт при 2,4 ГГц. Кроме того, необходимо учитывать эффективность коллектора и памяти. При переключении полосы частот на 915 МГц устройство получает более высокий уровень сбора энергии и может собирать энергию на расстоянии двух - трех метров или даже пяти - шести метров.

В отличие от других методов сбора энергии, сбор радиочастотной энергии также требует учета региональных правил связи, включая доступные частоты, максимальную выходную мощность и т. Д. Эти ограничения фактически влияют на энергию, которую можно собирать. Например, ограничения в Европе более строгие, чем в Северной Америке и Японии, поэтому они обычно получают только 10 дБ энергии, чем обычно.

Являясь глобальным новатором в области беспроводных технологий Интернета вещей с очень низким энергопотреблением (IoT), компания Atmosic разработала три инновационные технологии: радиочастоты со сверхнизким энергопотреблением, радиочастотное пробуждение и контролируемый сбор энергии для достижения минимального энергопотребления и полного снижения зависимости приложений Интернета вещей от батарей. Например, мы можем использовать технологию радиочастотного пробуждения в этикетках безопасности, чтобы она активировалась только при приближении к устройству для чтения карт. Пробуждение с помощью радиочастотной идентификации также позволяет устройству работать только тогда, когда требуется сбор энергии; Или, если устройство не работает, заряжайте его, помещая устройство в специальную коробку или близко к источнику сигнала.

Конечно, сбор энергии не является технологическим маршрутом, который « либо все есть, либо ничего нет». Мы все еще можем объединить технологию батареи с технологией сбора энергии, используя собранную энергию в первую очередь через блок управления питанием, продолжая оптимизировать потребление энергии и значительно продлевая срок службы батареи; В некоторых случаях можно также использовать только собранную энергию и полностью избавиться от зависимости от батареи.

Компания Atmosic разработала ультра - маломощный чип Bluetooth 5.0, специализирующийся на сборе энергии. Он имеет множество функций, которые помогают снизить потребление энергии, таких как независимый и гибкий приемник пробуждения, который позволяет чипу просыпаться только при получении определенного сигнала RF, тем самым поддерживая низкое потребление энергии; А также интегрированные блоки управления питанием, которые могут собирать и управлять множеством входов энергии и даже достигать « постоянного » использования батареи при определенных условиях.

Наконец, технология контролируемого сбора энергии, предоставляемая Atmosic, предлагает множество решений для аккумуляторов и затрат на IoT и другие устройства. Существует много типов технологий сбора энергии, но они не являются панацеей. Нам по - прежнему необходимо глубокое понимание условий, в которых мы находимся, и конкретных приложений, которые сочетают в себе бюджетные и целевые измерения и выбирают наиболее подходящие решения в зависимости от условий.