低智商在能源收获系统中的重要性|电子设计

您将学到什么：

无线传感器网络用于能源收集。
能源收获如何最好地为纳米驾驶量提供服务。
看一个能量收获的无线开关。

基于能量的无线传感器网络（WSN）是使WSN节点具有从周围环境中提取能量的能力的结果。WSN可以使用单一的无线技术或标准。但是，许多无线标准有助于WSN系统的成功。其中最受欢迎的是根据IEEE 802.15.4的蓝牙，UltrawideBand（UWB）和Zigbee无线标准。

什么是WSN？

任何WSN网络中的主要组件是WSN收发器。收发器同时容纳RF发射器和RF接收器。WSN收发器符合WSN无线标准，其中之一是IEEE 802.15.4

低iq PMICS

电力管理IC（PMICS）通常集成以下许多内容：低丢弃监管机（LDOS），DC-DC调节器，音序器，负载开关，主管，负载开关，内置自我测试（BIST）ICS，以及单个IC中的逻辑组件。这些设备很容易通过硬件和串行通信配置。

PMIC需要处理从微型到数百毫安的负载，并且必须能够将电源分发给能量收获系统中使用的设备。PMIC将提供有效的系统管理，用于从微型AMP的分数到几百毫安的负载。它通常将在2.2到5V输入范围内运行。

睡眠模式

如果能量收获的网络过于活跃，则必须将多余的节点保持在睡眠模式下，直到有必要进行覆盖和连接性，尤其是在其他相邻系统节点发生故障的情况下。

一些能量收获的系统通常可以从周围环境中汲取所有功率，通常是从光或振动能量中汲取的。此类设备可以用作在远程位置运行环境或其他类型的传感器的平台。

纳米

纳米电器的应用可以使能源收集作为其主要电源的最佳利用。应用程序包括智能家居，智能恒温器，智能锁，智能门和窗户，甚至健身乐队，运动手表和活动跟踪器。

难以到达的远程应用程序将真正受益于能源收集。现在，这些类型的应用程序将不用电池运行，并且几乎永远持续下去，而不是每月或一年都会派出技术人员来替换电池。

大多数能源收获的组件，例如太阳能电池板或压电设备，只能每小时生产几毫瓦（千分之一的瓦特），甚至每小时（一百万瓦）。即使库存的小额数量很小，由于最低动力的微控制器和发射器的改善，也可以为小型系统提供动力。使用这样的自动系统，可以将传感器网络设置为以前不可行的地方，因为由于无法为传感器提供电源（通过更换电池或运行电源线）。

即使是人体中的可植入医疗设备，也可以使用能量收获技术。这类应用程序以低数据速率和低功能周期运行，同时以纳米平均功率运行。

诸如光，电磁波（EM）波，桥梁上的振动甚至人体产生的热量之类的来源都是可行的能源。光线每单位区域的功率最大。太阳能收获的应用程序有时也可以在设计中使用低智能转换器。

太阳能能源收集

那么，设计师如何使用太阳能通过无线电传输？

如果我们有太阳能电池接收阳光，并且会串联排列以产生更高的电压，那么我们仍然在这些电池中没有足够的能量。解决方案是将能量存储在电容器之类的东西中。通过这种方式，我们现在可以使用纳米杆，低IQ，BUCK DC-DC转换器来创建为无线电IC供电所需的核心导轨（见图）。

无线开关使用能量收集

该设计中的开关像线性发电机一样构建，并将其机械能转换为电能。这种电能是最佳收获的。

由于开关是无线和无电的，因此当机械振动或化学侵略性环境可能使电线变得不切实际时，它会增加灵活性和正常运行时间。

动能是通过物体运动产生的能量。在这种情况下，对象是开关中的磁铁，它在线圈内部来回移动。它更改磁场并诱导该线圈中的电压。该原则被称为电磁诱导或法拉第定律。

当维护和安装成本较低，灵活性提高以及需要系统正常运行时间以及接线时，能源收获开关非常适合。这些开关是一种潜在的解决方案，尤其是在防爆应用中。这是因为它们固有的低功率操作特性使设计能够避免使用本质上安全的壁垒，封装或其他昂贵的保护方法。

这种设计目标是需要机器启动和停止控制，存在和位置感应，计数，警报信号和其他所需数字输入的应用程序。

在此示例中，雄鹿转换器调节来自开关的校正和加倍信号，将输出电压馈送到32位的ARM Cortex-M3 Multiprotocol，2.4-GHz无线MCU，带有128 kb的闪光灯。在巴克转换器的输入处使用一个电压加倍器，以从开关输出电压给电容器充电，并以这种方式切换这些电荷，从而使电压完全在输出处产生的两倍，而不是输入。所有这些设备都消耗了非常低的智商。