- Kuinka RF-energiankeruu toimii?
- Mitkä ovat s
- Radioenergian sadonkorjuun käytännön sovellukset
- RF-energian keräämisen rajoitukset
- RF-energiankorjuulaitteisto saatavilla markkinoilla
- RF-energian keräämisen käyttö IOT-sovelluksissa
Maailmassa toimii monia langattomia laitteita, mikä tekee ihmisten elämästä helppoa ja mukavaa monin tavoin, mutta kaikki nämä langattomat laitteet on ladattava uudestaan ja uudestaan niiden käyttämiseksi. Mutta entä jos voimme käyttää laitteiden lataamiseen samaa radiotaajuutta, joka siirtää tietoja. Tämä tekniikka vähentäisi tai jätä paristojen käytön virtapiiriin laitteen sisällä. Ajatuksena on kerätä energiaa radiotaajuudesta antenneilla sen sijaan, että tuotettaisiin energiaa liikkeestä tai aurinkoenergiasta. Tässä artikkelissa keskustellaan RF-energian sadonkorjuusta yksityiskohtaisesti.
Kuinka RF-energiankeruu toimii?
Saatavilla on monia radiotaajuuslähteitä, mutta tärkeä asia on ensin ymmärtää: Kuinka muuntaa radiotaajuus energiaksi tai sähköksi ? Prosessi on melko yksinkertainen, se on aivan kuin signaalin vastaanottavan antennin normaali prosessi. Joten ymmärretään muunnosprosessi yksinkertaisen kaavion avulla.
Lähde (voi olla mikä tahansa laite tai elektroninen piiri), joka lähettää radiosignaaleja, ja sovelluspiiri, jolla on sisäänrakennettu piiri energian muuntamiseksi, vastaanottaa radiotaajuuden, mikä aiheuttaa sitten potentiaalieron antennin pituudelta ja luo liikettä lataa kantoaaltoja antennin kautta. Latauskantajat siirtyvät RF-DC-muunnospiiriin, ts. Varaus muunnetaan DC-virraksi käyttämällä piiriä, joka on väliaikaisesti tallennettu kondensaattoriin. Sitten energiaehto- piiriä käyttämällä energia vahvistetaan tai muunnetaan potentiaaliarvoksi kuorman toivomana.
On monia lähteitä, jotka lähettävät radiosignaaleja, kuten satelliitti-asemat, radioasemat, langaton internet. Kaikki sovellukset, joihin on liitetty RF-energiankeräyspiiri, vastaanottavat signaalin ja muuntavat sen sähköksi.
Muunnosprosessi alkaa, kun vastaanottava antenni vastaanottaa signaalin ja aiheuttaa potentiaalieron antennin pituudelta, mikä edelleen liikuttaa antennin varauksen kantajia. Nämä antennin latauskantajat siirtyvät johtojen kautta kytkettyyn impedanssin sovituspiiriin. Impedanssin sovituspiiri (IMN) varmistaa, että voimansiirron antenni (RF-lähteen), että tasasuuntaajan / jännite kerroin (Load) on maksimi. RF-piirin impedanssi on yhtä tärkeä kuin DC-piirin vastus optimaalisen tehonsiirron lähteen ja kuorman välillä.
Antennilla vastaanotetulla RF-signaalilla on sinimuotoinen aaltomuoto eli se on AC-signaali ja se on muunnettava DC-signaaliksi. Kun se on kulunut IMN: n läpi, tasasuuntaaja tai jännitteen kerroinpiiri tasoittaa ja vahvistaa signaalin sovellustarpeen mukaisesti. Tasasuuntaajapiiri ei ole puoliaalto-, täisaalto- tai sillatasasuuntaaja, vaan se on jännitekerroinpiiri (erityinen tasasuuntaaja), joka korjaa signaalin ja parantaa myös tasasuuntaistettua signaalia sovellusvaatimuksen perusteella.
Jännitekertoimen avulla vaihtovirrasta tasavirtaan muunnettu sähkö siirtyy virranhallintapiiriin, joka käyttää kondensaattoria tai akkua sähkön varastointiin ja syöttää sen kuormaan (sovellukseen) tarvittaessa.
Mitkä ovat s
Kuten aiemmin mainittiin, on monia laitteita, jotka käyttävät radiosignaaleja, se tarkoittaa, että olisi olemassa monia lähteitä RF-signaalin vastaanottamiseksi energian keräämiseksi.
Radiotaajuuslähteitä, joita voidaan käyttää energialähteenä, ovat:
- Radiokanavat: Vanhat mutta kelvolliset radioasemat lähettävät säännöllisesti radiosignaaleja, joita voidaan käyttää energialähteenä.
- TV-asemat: Tämäkin on vanha, mutta kelvollinen lähde, joka lähettää signaaleja 24/7 ja jota pidetään hyvänä energialähteenä.
- Matkapuhelimet ja tukiasemat: Miljardit matkapuhelimet ja niiden tukiasemat lähettävät radiosignaaleja, jotka sen seurauksena ovat hyvä energialähde.
- Langattomat verkot: Kaikkialla on useita Wi-Fi-reitittimiä ja langattomia laitteita, ja niitä tulisi myös pitää hyvänä lähteenä radiotaajuuden energian keräämiseksi.
Nämä ovat tärkeimmät laitteet, joita esiintyy kaikkialla maailmassa ja jotka ovat tärkeimmät radiotaajuuden lähteet, joita voidaan käyttää energian keräämiseen eli sähköenergian tuottamiseen.
Radioenergian sadonkorjuun käytännön sovellukset
Jotkut RF- järjestelmää käyttävän Energy Harvester -sovelluksen sovelluksista on lueteltu alla:
- RFID-kortit: RFID (Radio Frequency Identification) -tekniikka käyttää energiankeruukonseptia, joka lataa 'Taginsa' vastaanottamalla RF-signaalin itse RFID-lukijalta. Sovellus voidaan nähdä ostoskeskuksissa, metroissa, rautatieasemilla, teollisuudessa, korkeakouluissa ja monissa muissa paikoissa.
- Tutkimus tai arviointi: Yrityksen Powercast on käynnistänyt arviointilautakunnan - "P2110 Eval board", jota voidaan käyttää tutkimustarkoituksiin tai joidenkin uusien sovellusten arviointiin ottaen huomioon vaadittu ja vastaanotettu teho sekä arvioinnin jälkeen tehtävät muutokset.
Näiden käytännön sovellusten lisäksi on monia aloja, joilla energiankorjuutekniikkaa voidaan käyttää, kuten teollisuuden seurannassa, maataloudessa jne.
RF-energian keräämisen rajoitukset
Hyvillä sovelluksilla ja useilla eduilla on myös joitain haittoja, ja nämä haitat johtuvat kyseisen asian olemassa olevasta rajoituksesta.
Joten radiotaajuisen energian keräysjärjestelmän rajoitukset ovat:
- Riippuvuus: RF-energiankeräysjärjestelmän ainoa riippuvuus on vastaanotettujen RF-signaalien laatu. RF-arvoa voidaan pienentää ilmakehän muutosten tai fyysisten esteiden vuoksi, ja se voi vastustaa RF-signaalin lähettämistä, mikä johtaa pieneen tehoon lähdönä.
- Tehokkuus: Koska piiri koostuu elektronisista komponenteista, jotka menettävät toimintansa ajan myötä ja antavat huonoja tuloksia, ellei niitä muuteta vastaavasti. Tämän seurauksena tämä vaikuttaisi järjestelmän tehokkuuteen kokonaisuutena ja tuottaisi väärän tuoton vastineeksi.
- Monimutkaisuus: Järjestelmän vastaanotin on suunniteltava sen sovellusten ja virransyöttöpiirin perusteella, mikä tekee siitä rakentamisen monimutkaisemman.
- Taajuus: Mikä tahansa piiri tai laite, joka on suunniteltu vastaanottamaan RF-signaali energian keräämiseksi, voidaan suunnitella toimimaan vain yhdellä taajuuskaistalla eikä useilla. Joten se on rajoitettu vain kyseiseen taajuusspektriin.
- Latausaika: Muuntamisen enimmäisteho on milli- tai mikrovatti. Joten sovelluksen tarvitsema teho tarvitsisi kauan tuottaa.
Näiden rajoitusten lisäksi energiankorjuulla radiotaajuudella (RF) on monia etuja, minkä seurauksena sitä on sovellettu automaatioteollisuudessa, maataloudessa, IOT: ssa, terveydenhuollossa jne.
RF-energiankorjuulaitteisto saatavilla markkinoilla
Markkinoilla saatavilla olevat laitteistot, jotka tukevat radiotaajuisen energian sadonkorjuuta, ovat:
- Powercast P2110B: Yritys Powercast on lanseerannut P2110B: n, jota voidaan käyttää sekä arviointiin että sovelluskohtaiseen käyttöön.
- Sovellukset:
- Paristoton langaton anturi
- Teollinen seuranta
- Älykäs sähköverkko
- Puolustus
- Rakennusten automaatio
- Öljy kaasu
- Akun lataaminen
- Kolikkosolut
- Ohutkalvosolut
- Pienitehoinen elektroniikka
- Paristoton langaton anturi
- Ominaisuudet:
- Korkea muuntotehokkuus
- Muuntaa matalan tason radiosignaalit, mikä mahdollistaa pitkän kantaman sovellukset
- Säädetty jännitelähtö enintään 5.
- Jopa 50 mA: n lähtövirta
- Vastaanotettu signaalin voimakkuuden ilmaisin
- Laaja RF-toiminta-alue
- Toiminta -12 dBm tuloon asti
- Ulkoisesti palautettavissa mikroprosessorin ohjausta varten
- Teollisuuden lämpötila-alue
- RoHS yhteensopiva
- Powercast P1110B: Samoin kuin P2110B, Powercast P1110B: llä on seuraavat ominaisuudet ja sovellukset.
- Ominaisuudet:
- Korkea muuntotehokkuus,> 70%
- Alhainen virrankulutus
- Konfiguroitava jännitelähtö tukemaan litiumioni- ja alkaliparistojen lataamista
- Toiminta 0 V: sta kondensaattorin lataamisen tukemiseksi
- Vastaanotettu signaalin voimakkuuden ilmaisin
- Laaja käyttöalue
- Toiminta -5 dBm: n syöttötehoon saakka
- Teollisuuden lämpötila-alue
- RoHS yhteensopiva
- Sovellukset:
- Langattomat anturit
- Teollinen seuranta
- Älykäs sähköverkko
- Rakenteellinen terveyden seuranta
- Puolustus
- Rakennusten automaatio
- Maatalous
- Öljy kaasu
- Sijaintitietoiset palvelut
- Langaton liipaisin
- Pienitehoinen elektroniikka.
- Langattomat anturit
Nämä ovat kaksi markkinoilla saatavilla olevaa RF-pohjaista energiankorjuulaitetta, jotka on kehittänyt Powercast- yritys .
RF-energian keräämisen käyttö IOT-sovelluksissa
IoT: n (IoT) suosion lisääntyessä elektroniikkalaitteiden automatisoinnissa IoT-sovelluksia kehitetään kodeille ja teollisuudelle, jotka saattavat pysyä virtana vuosia odottaen laukaisua. Energian keräysominaisuuksien avulla tällaiset laitteet voivat kirjaimellisesti vetää energiaa ilmasta ladatakseen omat akunsa tai kerätä tarpeeksi energiaa ympäristöstä, jotta akku ei edes vaadi ulkoista virtalähdettä latautumiseen. Tällaisia itsekäyttöisiä antureita kutsutaan nyt tyypillisesti " nollatehoksi"langattomat anturit kykenevät tarjoamaan tunnistintietoja suoraan IoT-pilvessä käyttäen langatonta yhdyskäytävää ilman näkyvää energialähdettä. Keräämällä virtaa käytettävissä olevista radiotaajuisista energialähteistä voidaan kehittää uuden sukupolven erittäin pienitehoiset (ULP) langattomat laitteet, kuten IoT-anturit, vähän huoltoa vaativiin sovelluksiin, kuten etävalvontaan.
Energian keräämistä pidetään paljon langattoman viestinnän "kumppanitekniikkana", koska se voi pidentää mobiililaitteiden akunkestoa ja mahdollisesti joissakin elektronisissa laitteissa akkua.