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        關于能量收集的11個神話

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        關于能量收集的11個神話

        發布日期:2019-06-18 作者: 點擊:

        關于能量收集的11個神話

        能量收集是否昂貴?難以實施?我們將消除圍繞該技術的一些神話。

        半導體技術遵循許多趨勢,其中之一是給定功能從一代到下一代的有效功率的持續降低。如果不是這種趨勢,我們可能永遠不會“發現”能量收集解決方案作為傳統電力的實際替代方案。使用現有能量收集技術可以清除相對較少的電量是微不足道的,但在適當的條件下,它足以支持各種物聯網(IoT)應用。

        物聯網中的傳感器節點可能是能量收集的理想用例,但它仍然需要從一個已知和可靠的電源(如電池或離線)轉移到遠不那么有形的東西。然而,正如超低功耗數字解決方案的可用性減少了我們對電力的依賴,能量收集所涉及的技術也得到了改善。

        墻壁開關

        太陽能電池板效率更高,通過熱量和運動清除產生的能量正在增加,或許更重要的是,現在針對超低功率應用的電源管理IC可確保更多的收獲能源得到充分利用。因此,似乎可能是時候揭穿一些圍繞能量收集的神話,以及為什么它不能成為傳統電源的實際替代品。

        能量收集很昂貴。

        有些人可能認為能量收集是一種昂貴的設計選擇,但要考慮替代品的總系統成本。電池需要空間,以及某種形式的夾子來安裝和保持它們,或者至少需要一個專用的端子和引線。以交流 - 直流轉換器的形式,離線電源更加耗電。這通常涉及某種變壓器,它既笨重又昂貴。

        能量收集設備通常很小且不引人注目,并且總體上可以比替代方案具有更低的系統成本。但是,它們還降低了總體擁有成本,因為沒有電池可以替換(通過相關的服務訪問)并且沒有交流電源供電(通過相關的布線和認證)。

        設計成本也可能較低,特別是如果替代方案涉及AC-DC轉換器,因為如果目標是實現Z具成本和性能優化的解決方案,這些設計可能非常難以設計。從維護的角度來看,如果設備不依賴于輔助電源 - 離線或電池 - 那么服務失敗的可能性就會降低,從而降低供應商的服務成本并提高客戶滿意度。

        原則上能量收集很好,但在實踐中很難實現。

        根據所使用的收獲技術,您的工程師可能需要調整其設計方法。有必要考慮換能器將如何暴露于它正在采集的任何形式的能量。但是一旦完成,使用收獲的能量的應用程序基本上是免維護的,因此它變成了“適合和忘記”的體驗。這意味著它們幾乎可以安裝在任何地方,并且可以設計成任何形狀因素,幾乎沒有任何妥協。

        任何使用離線電源的設計也需要考慮電源設計。此外,它還需要遵守嚴格的安全規定并考慮可訪問性,這可能會產生更為重要的設計限制。在可訪問性方面,對于電池供電設備也是如此,因為機箱需要具有用于更換電池的訪問門戶。

        3.Z終應用的美學將受到影響。

        出于與上述相同的原因,從產品設計的角度來看,使用可靠且基本上取之不盡用之不竭的電源形式開辟了巨大的潛力。傳感器可以成為設計的一個特征,或者隱藏在視野之外。訪問門戶成為過去,因為不需要訪問產品的內部。

        現在考慮使用二次電池供電的設備。這些需要定期充電,這意味著除非他們使用無線耦合,否則他們將需要在外部某處可供用戶訪問的連接器。充電門戶為污垢,灰塵和水提供了一個入口點。根據應用的不同,這對PCB及其組件提出了進一步的要求,以保護其免受這種潛在的侵入。此外,任何接收電源的端口通常都需要某種形式的保護,包括附加組件和額外的BoM成本。

        4.收獲能源是不可靠的。

        供應的可靠性會引起焦慮。但事實上,如果一個設備使用太陽能,我們可以放心,太陽將永遠出現。更嚴重的是,通過能量收集消除供應焦慮的關鍵是在設計時考慮用例并選擇Z合適的收割換能器形式。這些變化越來越多,現在包括使用小線圈和采用電磁感應的磁鐵從其驅動產生電力的開關。

        再加上合適的電源管理IC和電容存儲,單次驅動可產生約0.3 mW的功率。以類似的方式,換能器可以連接到移動物體,例如門,以獲得更高水平的功率。珀耳帖效應用于基于半導體的換能器,以從溫度梯度產生能量,溫度梯度存在于任何地方。振動,光,熱,甚至射頻輻射現在都是可靠的能源來源。

        5.無法為無線應用產生足夠的能量。

        直到Z近,這可能是真的,但技術仍在繼續。Z新版本的藍牙低功耗(BLE)規范與超低功耗應用特別相關,現在可以采用這種Z新創新的半導體解決方案。將這些發展與能量收集開關結合在一起已經得到證明。

        產生的電量足以提供RSL10 SIP等設備,這是一種完整的系統級封裝(SiP)解決方案,具有BLE連接和完全集成的天線。單次按壓可以產生足夠的能量,使RSL10 SIP能夠記錄開關驅動,從任何其他傳感器進行測量,處理數據,并在每次啟動時將其傳輸到藍牙網關。這是能量收集在物聯網應用中如何完全可靠的一個很好的例子。

        BLE開關板

        藍牙低功耗開關板。

        同樣,KNX RF協議已證明具有相同的無電池通信能力。 Zigbee Green Power非常強大,只需一個開關按鈕即可在室內30米范圍內傳輸OnOff命令。

        6.能量收集占用更多空間。

        現在,公平地指出能量收集開關可能比常規開關更大。但就整個系統而言,您仍然可以獲勝,因為您不必考慮AAAAA電池或電源變壓器所需的空間。許多較新的解決方案旨在不引人注目,這也為前面討論的產品設計開辟了新的機會。

        熱電傳感器的厚度僅為幾毫米,可以安裝在散熱器和金屬外殼內部之間,完全看不見。通過這種方式,它們幾乎不增加任何額外的厚度,并提供基本上是浪費的熱量的自由能源。將其視為嵌入式電子產品的再生制動。

        在考慮能量收集時工程師可能會考慮的另一個考慮因素是設計負擔 - 難以使用嗎?這里的好消息是,它每天都變得越來越容易。以上面的開關示例為例;該應用程序中使用的開關是完全集成的“即插即用”解決方案。它來自一家專門設計和制造傳統開關和傳感器的公司,但它看到了整合其專業知識并進入能量收集領域的機會。

        安森美半導體的RSL10系統級封裝。

        隨著新解決方案不斷推向市場,半導體制造商越來越多地轉向能源收集的理念。Z常見的能量采集解決方案之一--LED庭院照明 - 也是設計簡單性的Z佳示例之一。這些器件僅需要簡單的太陽能電池,存儲電容器和上電復位發生器,以實現無線傳感器通信。

        8.它將影響Z終用戶的體驗。

        如果這是真的,那么它只能以積極的方式。無線技術仍被視為神秘,因此想象一下客戶對電子設備的反應,不需要插入電源,也不需要更換電池?;陔娮幽娘@示器是Z近的另一項創新;它們僅在顯示器改變時消耗功率,但不需要電力來維持顯示器上的任何東西。將其中一個與能量采集器和一些超低功耗電子產品相結合,您就擁有了一個始終處于開啟狀態,始終保持Z新狀態的產品,并始終告訴您需要了解的信息。如果這不是一個積極的用戶體驗,我不知道是什么。

        9.它只是把能量的負擔放在其他地方。

        這是一個有趣的觀點,因為我們更加意識到使用能源的環境成本,但我們真的很欣賞能源的旅程嗎?它從一個發電站開始,以我們的電子設備結束,但中間階段都會造成損失。能量收集在使用點產生能量,在產生和消耗之間產生較少(如果有的話)中間(有損)步驟。

        10.法律不要求這樣做。

        雖然現在沒有義務使用收獲的能源,但是關于如何使用能源以及如何消耗和回收有限資源的法律要求。這延伸到一系列影響電子行業的指令,Z終以涓滴的方式傳達給消費者。

        但為什么要等待立法?采用能量收集有許多好處,包括使Z終產品更具可持續性,因此對市場具有吸引力。沒有聽起來過于機會主義,為什么讓你的競爭對手成為第一個將自己定位為環保型制造商的公司?

        11.這不是一個全天候的解決方案。

        希望前面的討論已經證明,收獲的能量不僅僅是在多云的天空中瞥見直射陽光。有很多方法可以從環境中清除能量,因此很難指出一個不能全天候工作的能量采集傳感器。默認情況下,它們是自治設備;他們只需要暴露在環境中就可以開始產生能量。

        能量收集正迅速成為維持物聯網的重要部分,將能源放在使用點。這不僅減輕了發電的負擔,而且還減少了我們對電池的依賴,電池會產生自己的碳足跡。隨著物聯網端點數量增加到數十億,我們可以預期能量收集將成為明天互聯世界的重要組成部分。

         

         

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