近年来,能量搜集(energyharvesting)话题在电子设计群体内取得了普遍注目。通过能量搜集过程,需要捕捉、搜集然后利用电子设备来利用小批量的能量,从而需要已完成非常简单的任务,而无须在系统设计中构建传统电源。
然而,为了有效地构建能量搜集,系统必须以尽量最低的能效等级工作,不管是系统规定的包含元件,还是系统埋设的方式,都是如此。下文将辩论能量搜集应用于的几项技术挑战,以及创意的数字、仿真及电源管理半导体技术怎样充分发挥关键作用来解决这些挑战。
如今在利用能量搜集(或清扫)的应用于还包括建筑物自动化系统、远程监视器/数字收集设备及无线传感器网络。由于能量搜集并不依赖传统形式的电源,它有两种关键的生态优势。
首先,它会造成任何化石燃料储备的消耗;其次,它会减少污染等级(因为没适当的碳排放或用后弃置的电池)。除了免职绕线或线缆之需并因此获取便利性,对于原设备制造商(OEM)和系统集成商而言,这类应用于的确实优势在于,一旦确实所在之处,它实质上会产生日常运营成本,因而会接到公用事业机构的账单或是成本高昂的更换电池上门服务等。 萃取所拒绝的能量 可以采行多种方式来从环境中搜集能量(各不相同何种方式被证实最适合于特定应用于背景),产生的功率等级一般来说在10W至400W区间。
使用的机制还包括温差、动力学(主要通过振动运动)、太阳能、压电效应、热电效应及电磁。然而,有可能除了太阳能外,有关能量收集是免费能量的理解并不是几乎精确。其于振动或温度梯度的能源利用了大量源于系统的浪费能量。因此,需考虑到修理及确保成本因素。
通过搜集过程产生的能量可以用作多种方式,例如: 1.电源(建筑物自动化)产生在电源上使其导通或重开的机械力不足以产生相等于数毫焦耳(mJ)的能量来运营无线收发器。这种方式发送到射频(RF)信号来启动门锁或灯。这种方式由于不必须绕线,故获取后勤确保及审美上的效果。 2.温度传感器(建筑物自动化)环境空气与加热器之间的温差能获取将温度数据以无线方式发送到回给调节系统所需的能量。
3.空调(建筑物自动化)空调导管的振动能用作通过电磁感应产生电气信号。空调可以通过此信号来掌控。 4.远程监控(工业/环境)其形式有可能是无人值班气象台、化工厂的气体感觉测系统、海啸警告系统等。
太阳能电池或小型风力涡轮机可以获取所拒绝的能量。 5.医疗植体(保健)诸如血糖监测仪,此类应用于中,热量或人体活动使置放病人皮肤上的较低功率无线收发器需要将数据对系统至医疗中心,而需要包括电池(因而提高病人的舒适度,并增加不便捷体验)。 6.手表(消费)太阳能或运动能量能用作提供支援无电池手表的工作。
7.胎压监测(TPMS,汽车应用于)用于表面声波(SAW)传感技术,有可能回避因加装电池及在各个汽车轮胎上因应温度/压力传感器所需的简单电子电路产生的问题,因而延长物料单(BOM)成本及所需的工程资源。
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