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通過能量收集技術延長無線傳感器節點的電池續航

來源: 中電網
2021-10-21
類別:新品快報
eye 12
文章創建人 拍明

原標題:通過能量收集技術延長無線傳感器節點的電池續航

通過能量收集技術延長無線傳感器節點(WSN)的電池續航是一種有效的方法,它能夠從環境中獲取能量并將其轉化為電能,從而為WSN供電或為其電池充電,從而延長其使用壽命。以下是詳細的解釋和步驟:

一、能量收集技術的原理

能量收集器可以從環境中收集多種形式的能量,如機械能、熱能、光伏能量(光能)、射頻能量等,并將其轉化為電能。這些能量來源廣泛且可持續,有助于減少對電池的依賴。

二、能量收集技術的應用步驟

  1. 調查環境能量來源

    • 確定WSN部署位置可用的環境能量類型,如光、熱、機械振動、射頻等。

  2. 選擇換能裝置

    • 根據能量來源選擇合適的換能裝置。例如,使用光伏電池收集光能,壓電元件收集振動能量,熱傳導發電機收集溫差能量等。

  3. 能量轉換與儲存

    • 通過電源管理電路將收集到的能量轉換為電能,并儲存在電池或超級電容中。電源管理電路需要實現整流(將交流電轉換為直流電)、DC/DC轉換(調節電壓)和存儲(將電能儲存在儲能元件中)等功能。

  4. 優化WSN功耗

    • 通過編程和調節WSN內部的功耗,使其在大多數時間處于低功耗模式(深度睡眠),僅在需要時短暫激活以執行數據采集、計算、測量和通信等任務。這樣可以顯著降低WSN的能耗,從而延長電池續航。

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三、能量收集技術的優勢

  1. 延長電池續航

    • 能量收集技術可以為WSN提供額外的能量來源,減少對電池的依賴,從而延長電池續航。

  2. 降低維護成本

    • 在難以到達或維護成本高昂的地方部署WSN時,能量收集技術可以減少更換電池的次數和成本。

  3. 提升系統可靠性

    • 能量收集技術可以確保WSN在能量供應不足的情況下仍能持續運行,提高系統的穩定性和可靠性。

四、實例與產品

  • e-peas AEM10941:這是一款能量收集電源管理集成電路,可從太陽能面板中獲取直流電,并具備超低功率冷啟動功能。它可以為鋰離子電池、薄膜電池或超級電容充電,并提供穩定的低壓和高壓輸出。

  • Analog Devices LTC3331:這是一款多合一電源管理IC電路,適用于壓電、太陽能或磁力等能量來源的能量收集器。它集成了全波橋式整流器、降壓開關穩壓器和降壓-升壓開關穩壓器,可根據收集的能量或電池的可用電量選擇合適的轉換器。

五、結論

通過能量收集技術延長無線傳感器節點的電池續航是一種有效的解決方案。它不僅可以減少對電池的依賴和更換成本,還可以提升系統的穩定性和可靠性。隨著技術的不斷進步和成本的降低,能量收集技術將在無線傳感器網絡和其他低功耗設備中得到更廣泛的應用。


責任編輯:David

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