创新的低功耗能量采集传感器方案

智能环境代表了家庭自动化和楼宇自动化的未来。各种传感器、控制器和执行器分布在整个环境中，并发挥多种作用。这种分布也带来了一些技术挑战。例如，每个传感器都需要有自己的电源。监视电池的低电量状态是一项标准操作。但是，更换电池需要人工辅助。本文提出了一种低功耗能量采集传感器的实现方案。当传感器需要发送大量数据或执行连续测量时，能量采集供电的无线传感器更为适合。采用能量采集供电的传感器可在数年内完全免维护，而电池供电的传感器在几个月内就会耗尽电量。

如今的无线传感器实现方案五花八门。但是，此类系统的总成本不仅仅取决于硬件。实施不同行业标准的成本也会增加总成本。这不仅包括附加的软硬件要求，还包括不甚明显的项目，如认证(例如ZigBee®和Bluetooth® 4.0)，甚至可能涉及版税。

本文提出了一些简单的低功耗能量采集技术，可用于实现免维护的无线传感器。此外，本文还将展示如何在提供稳固性能的同时保持较低的总成本，特别是在经济高效的无线网络领域。

能量采集原理

能量采集系统的基本原理是存储能量(无论是使用镍氢电池之类的可充电电池还是使用超级电容)供将来需要时使用。除此之外，能量采集无线传感器基本上与电池供电的传感器相同。主要的区别在于(非充电式)电池供电的无线传感器设计为使用电池工作特定一段时间。能量采集传感器节点的优势是，可以无限采集能量供将来使用。通常情况下，它能够采集的能量非常有限(受价格和/或物理尺寸限制)。因此，必须对无线发送器和传感器本身的能源使用加以平衡，以减少对采集能量的使用。

不同的能量采集设备

目前，市场上有多种不同的能量采集设备可选。最常用的设备为太阳能电池板。它有着不同的尺寸，从串联和/或并联多个太阳能电池的大型电池板，到用于手持式计算器或玩具的超小型电池。

另一种类型的设备是RF采集设备。此设备使用天线接收无线电波，然后将其转换为电能。这是一种非常特别的能量采集设备，因为它需要高RF能量。机电能量采集设备通常在电感线圈附近使用磁性运动部件。热电能量采集设备可通过温度梯度产生少量电能。这类热能设备依赖于塞贝克效应。

是否实施无线标准