微波技術 - 能量收集科技有助於為物聯網設備供電

長期以來，物聯網形成的巨大市場和數以十億計的龐大設備逐漸為人們所熟知。 與此同時，移動物聯網設備越來越多，有線電源不是長期解決方案。 隨著物聯網市場的持續蓬勃發展，設備的能源供應管道和電池問題正成為新的挑戰。

假設我們有10億個物聯網設備，每個設備的電池壽命為3年。 這意味著平均每天需要更換近100萬個電池，這帶來了成本壓力、環境危害和許多其他問題。 那麼，有沒有什麼新的能源供應方法可以緩解這種現象？

哪裡有光，哪裡就有能源，光伏能源（太陽能）正被廣泛使用。 與此同時，許多光伏科技不斷取得進展，例如大型太陽能光伏板，以及小算盘等產品中使用的小型光伏電池。

此外，有機太陽能電池科技也有望在未來上市，提供同等甚至更好的效能。 一些新材料還具有柔性基板和可定制形狀等特性，可以定制並列印在柔性塑膠或其他資料上，以向現有工業設計中添加新的光伏組件。

太陽能收集的能量與各種因素有關，如光强和光伏資料。 不同的科技在不同的光照水准下從組織面積收集的能量值不同，資料的價格也不同。 囙此，收集光伏能源需要考慮光環境、可用面積和預算約束。

小型小算盘是人們非常熟悉的一種電子產品，但鮮為人知的是，早在100年前，“小算盘”當時的加法機，就已經開始依靠機械能量採集來操作。

在機械能量收集中，我們利用機械運動移動線圈中的磁極，形成能量爆發，然後捕獲該能量進行無線傳輸。 借助運動收集和釋放能量的機制，我們可以將能量用於生產，而不是儲存在電池中。

然而，機械能收集必須有相應的收集元件。 一個元素的大小通常需要為3平方釐米，高度可以小於1釐米。 如何集成組件以滿足設備的能源需求，這是我們需要充分考慮的。

熱能收集可能是人們不熟悉的科技。 在熱電器件中，當不同的溫度並排放置時，就會產生相應的電壓。 利用這個溫差轉換的電壓，我們可以實現熱能的收集。

具體來說，在熱電發電機中，我們加熱發電機的一端，同時將另一端保持在低溫，以便電路中出現電位差； 然後使用升壓電路來新增電壓，以滿足集成電路的工作要求。 基於這一原理，Atmosic和一家公司合作開發了一款熱能收集手錶，它可以通過收集腕部的熱量，獨立地完全支持手錶的基本功能。

應該注意的是，在熱能收集中，我們不僅需要一個熱源，還需要一個散熱器來產生溫差。 因為熱量必須繼續在設備中流動，才能產生連續的電流和能量源。

對於占空比為100%的射頻源，可以獲得的最大理論功率隨著移動距離的新增而迅速减小。 當移動距離超過1米時，在2.4 GHz的情况下，即使可用的原始能量也小於100微瓦。 此外，必須考慮收集器和存儲的效率。 當頻率切換到915 MHz時，該設備可以獲得更高水准的能量收集，並可以在兩米或3米、甚至五米或六米之外收集能量。

與其他能量收集方法不同，射頻能量收集還需要考慮各個地區的通信法規，包括可用頻率、最大輸出功率等。這些限制實際上會影響可收集的能量量。 例如，歐洲的限制比北美和日本更嚴格，囙此他們通常只能獲得比平時低10分貝的能量。

作為超低功耗物聯網（IoT）無線技術的全球創新者，Atmosic開發了3項創新技術：超低功耗射頻、射頻喚醒和可控能量採集，以實現最低功耗，並完全减少物聯網應用對電池的依賴。 例如，我們可以在安全標籤中應用射頻喚醒科技，使其僅在靠近讀卡器時啟動。 通過射頻識別喚醒也可以允許設備僅在需要能量採集時運行； 或者，在設備不運行時，將其放入一個特殊的盒子或靠近信號源的地方對其進行充電。

當然，能量收集並不是一條“要麼全有要麼全無”的技術路線。 我們仍然可以將電池科技與能量收集科技相結合，通過電源管理單元首先使用收集的能量，繼續優化能耗，並大大延長電池的壽命； 在某些情况下，也可以僅使用收集的能量，完全擺脫對電池的依賴。

Atmosic設計了一款超低功耗藍牙5.0晶片，專注於能量採集應用。 它具有許多有助於降低能耗的功能，例如獨立且靈活的喚醒接收器，它允許晶片僅在接收到特定射頻訊號時喚醒，從而保持低能耗； 和集成電源管理單元，可收集和管理多個能量輸入，甚至在特定條件下實現電池的“永久”使用。

最後，Atmosic提供的受控能量收集科技為物聯網和其他設備的電池和成本問題提供了多種解決方案。 有許多類型的能源收集科技可用，但它們不是萬能的。 我們仍然需要深入瞭解我們所處的環境和具體應用，結合預算和目標的維度，並根據條件選擇最合適的解決方案。