因应能量收集应用的超低功率需求

时间:2022-03-17来源:佚名

近年来,能量收集(energy harvesting)话题在电子设计群体内获得了广泛关注。通过能量收集过程,能够捕获、收集然后透过电子设备来利用小批量的能量,从而能够完成简单的任务,而无须在系统设计中集成传统电源。然而,为了有效地实现能量收集,系统需要以尽可能最高的能效等级工作,不管是系统规定的构成元件,还是系统布设的方式,都是如此。下文将讨论能量收集应用的几项技术挑战,以及创新的数字、模拟及电源管理半导体技术怎样发挥关键作用来克服这些挑战。

如今在利用能量收集(或清理)的应用包括建筑物自动化系统、远程监视器/数字采集设备及无线传感器网络。由于能量收集并不依赖于传统形式的电源,它有两种关键的生态优势。首先,它不会导致任何化石燃料储备的耗尽;其次,它不会增加污染等级(因为没有相应的碳排放或用后丢弃的电池)。除了免去绕线或线缆之需并因此提供便利性,对于原设备制造商(OEM)和系统集成商而言,这类应用的真正优势在于,一旦真正就位,它实际上不会产生日常运行成本,因而不会收到公用事业机构的账单或是成本高昂的替换电池上门服务等。

提取所要求的能量

可以采取多种方式来从环境中收集能量(取决于何种方式被证实最适合于特定应用背景),产生的功率等级通常在10 µW至400 µW区间。 采用的机制包括温差、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,可能除了太阳能外,有关能量采集是“免费”能量的认知并不是完全准确。其于振动或温度梯度的能源利用了大量源自系统的浪费能量。因此,须顾及维修及维护成本因素。

图 1 : 真实世界应用的功率范围

通过收集过程产生的能量可以用于多种方式,例如:

1. 开关(建筑物自动化) – 施加在开关上使其导通或关闭的机械力足以产生相当于数毫焦耳(mJ)的能量来运行无线收发器。这种方式发送射频(RF)信号来启动门锁或灯。这种方式由于不需要绕线,故提供后勤维护及审美上的效果。

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提供将温度数据以无线方式发送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于通过电磁感应产生电气信号。空调可以通过此信号来控制。

4. 远程监控(工业/环境) – 其形式可能是无人值守气象台、化工厂的气体感测系统、海啸警示系统等。太阳能电池或小型风力涡轮机可以提供所要求的能量。

5. 医疗植体(保健) – 诸如血糖监测仪,此类应用中,热量或人体活动使置于病人皮肤上的低功率无线收发器能够将数据反馈至诊疗中心,而无需包含电池(因而提升病人的舒适度,并减少不便利体验)。

6. 手表(消费) – 太阳能或运动能量能用于支援无电池手表的工作。

7. 胎压监测(TPMS,汽车应用) – 使用表面声波(SAW)传感技术, 有可能规避因安装电池及在各个汽车轮胎上配合温度/压力传感器所需的复杂电子电路产生的问题,因而缩短物料单(BOM)成本及所需的工程资源。

相关阅读

景观照明设计需要注意的问题

城市的夜景离不了各种各样漂亮的灯光,高楼大厦在led灯管的渲染下看起来分外好看。因而 景观照明设计 是尤为重要的,假如设计不科学,不但不漂亮,也有很有可能造成灯光很刺眼...
2022-10-10
景观照明设计需要注意的问题

城市亮化工程的基础设施

随着城市现代化进程的加快,亮化工程 建设受到社会各界的广泛关注。城市亮化 工程侧面反映着一个城市的发展程度与繁荣程度,可以说是城市基础设施建设的一部分。那么,对城市亮...
2022-07-15

如何用泛光照明工程来塑造楼宇的形象?

随着城市发展的趋势,许多建筑以其独特的结构展现了自己的风采。在夜间,越来越多的建筑物使用泛光照明来显示他们的形象。 楼宇泛光照明工程 既要塑造工程建筑的形象,又要体...
2022-07-31
如何用泛光照明工程来塑造楼宇的形象?

城市夜景照明从“亮起来”发展成“美起来”

经过几年的发展, 城市夜景照明 已达到一定的需求,照明形式已由过去的单一气体放电灯向现在大规模的LED光源和激光、投影等声光电组合形态的转变,亮化就是今天城市夜景照明发...
2022-09-17
城市夜景照明从“亮起来”发展成“美起来”

灯光设计表现力

灯光设计 表现力是渲染空间气氛的重视因素,装饰与艺术照明的表现手段是利用灯光设计来美化广场环境空间,利用灯具造型及其光色的协调,使环境空间具有某种气氛和意境,体现一...
2022-07-15

热销商品

304不锈钢连胶条喉箍R型固定夹管夹U型电缆电线连胶条卡箍橡胶减

304不锈钢连胶条喉箍R型固定夹管夹U型电缆电线连胶条卡箍橡胶减震,是一种高效、耐用的管路连接解决方案。该产品采用高品质304不锈钢材料,具有优异的耐腐蚀性和强度...
0.29

电焊机焊把线电焊线国标电缆线16 25 35 50 70平方纯铜焊把线

电焊机焊把线(电焊线)是焊接作业中的关键连接线,采用国标纯铜导体,导电性能优异、电阻低、发热少,确保电流稳定传输。常见规格包括16、25、35、50、70平方毫米,适用于不...
3.8

塑料镊子 黑色平头弯头尖头扁嘴圆头塑料防静电镊子 碳纤维镊子

塑料镊子是一种轻便、耐腐蚀且防静电的精密工具,广泛应用于电子、医疗、实验室及精密装配等领域。黑色款式多采用碳纤维增强塑料材质,兼具高强度与导电性,有效防止静...
0.6

阻燃尼龙编织网管 PET伸缩网套管 电脑机箱电线避震蛇皮管 10米

阻燃尼龙编织网管(PET伸缩网套管)是一种高性能电线保护套管,采用环保PET材料经精密编织而成,具有优异的阻燃、耐磨、抗拉伸及柔韧性能。其独特的蛇皮状结构可自由伸缩...
4.01

萝卜头螺丝刀磁性两用伸缩螺丝刀一字十字梅花平口短小改锥

萝卜头螺丝刀是一款多功能、便携实用的手动工具,集一字、十字、梅花(星型)等多种刀头于一体,采用磁性设计,可牢固吸附螺丝,提升操作效率。其独特的伸缩结构让刀头可灵活...
3.28

网站栏目