Rf energijos rinkimas

Visame pasaulyje veikia daug belaidžių įrenginių, dėl kurių žmonių gyvenimas daugeliu atžvilgių yra lengvas ir patogus, tačiau norint juos naudoti, visus šiuos belaidžius įrenginius reikia įkrauti vėl ir vėl. Bet ką daryti, jei prietaisams įkrauti galime naudoti tą patį radijo dažnį, kuris perduoda duomenis. Ši technologija sumažintų baterijų naudojimą prietaiso viduje esančiai grandinei arba jos atsisakytų. Idėja yra surinkti energiją iš radijo dažnio naudojant antenas, užuot generavus energiją iš judesio ar saulės energijos. Šiame straipsnyje bus išsamiai aptariamas RF energijos rinkimas.

Kaip veikia RF energijos rinkimas?

Yra daugybė radijo dažnių šaltinių, tačiau pirmiausia reikia suprasti, kaip paversti RF energija ar elektra ? Procesas yra gana paprastas, jis yra panašus į įprastą signalą gaunančios antenos procesą. Taigi, supraskime konversijos procesą naudodami paprastą diagramą.

Šaltinis (gali būti bet kuris įtaisas ar elektroninė grandinė), perduodantis radijo dažnius, o taikomoji grandinė, turinti įmontuotą energijos keitimo grandinę, gauna RF, o tai sukelia potencialų skirtumą per antenos ilgį ir sukuria judėjimą krūvininkai per anteną. Krovinio laikikliai pereina į RF į nuolatinės srovės keitimo grandinę, ty mokestis dabar paverčiamas nuolatine srove naudojant grandinę, kuri laikinai saugoma kondensatoriuje. Tada naudojant „ Power Conditioning“ grandinę energija sustiprinama arba paverčiama potencialia verte, kaip to pageidauja apkrova.

Yra daug šaltinių, kurie perduoda RF signalus, pavyzdžiui, palydovinės stotys, radijo stotys, bevielis internetas. Bet kuri programa, prie kurios prijungta RF energijos surinkimo grandinė, gautų signalą ir paverstų jį elektra.

Konversijos procesas prasideda, kai priimančioji antena gauna signalą ir sukelia potencialų skirtumą per visą antenos ilgį, kuris dar labiau judina antenos krūvininkus. Šie antenos krūvininkai juda į impedanso derinimo grandinę, sujungtą per laidus. Varža atitikimo tinklo (IMN) užtikrina, kad elektros energijos perdavimo iš antenos (RF šaltinio) į Rectifier / Įtampos daugintuvo (apkrova) yra ne daugiau kaip. Impedancija RF grandinėje yra tokia pat svarbi kaip nuolatinės srovės grandinės varža, kad būtų užtikrintas optimalus energijos perdavimas tarp šaltinio ir apkrovos.

Antenos gaunamas RF signalas turi sinusinę bangos formą, ty yra kintamosios srovės signalas, todėl jį reikia paversti nuolatinės srovės signalu. Praėjus per IMN, lygintuvo arba įtampos daugiklio grandinė ištaiso ir sustiprina signalą pagal programos poreikius. Lygintuvo grandinė nėra pusbangos, visos bangos ar tilto lygintuvas, o tai yra įtampos daugiklio (specialiojo lygintuvo) grandinė, kuri ištaiso signalą ir taip pat padidina ištaisytą signalą, atsižvelgiant į taikymo reikalavimus.

Elektros energija, konvertuojama iš kintamosios srovės į nuolatinę, naudojant įtampos daugiklį, pereina į energijos valdymo grandinę, kurioje kondensatorius ar akumuliatorius saugo elektrą ir prireikus ją tiekia į apkrovą (taikymą).

Kas yra s

Kaip minėta anksčiau, yra daug prietaisų, naudojančių radijo dažnių signalus, tai reiškia, kad būtų daug šaltinių radijo dažnio signalui priimti, kad būtų surinkta energija.

RF šaltiniai, kurie gali būti naudojami kaip energijos šaltinis, yra šie:

Radijo stotys: senos, bet vertos radijo stotys reguliariai skleidžia radijo dažnio signalus, kurie gali būti naudojami kaip energijos šaltinis.
Televizijos stotys: tai taip pat yra senas, bet vertas šaltinis, siunčiantis signalus 24 valandas per parą 7 dienas ir laikomas geru energijos šaltiniu.
Mobilieji telefonai ir bazinės stotys: milijardai mobiliųjų telefonų ir jų bazinės stoties skleidžia radijo dažnių signalus, kurie dėl to yra geras energijos šaltinis.
Belaidžiai tinklai: visur yra daugybė „Wi-Fi“ maršrutizatorių ir belaidžių įrenginių, todėl jie taip pat turėtų būti laikomi geru energijos iš RF radijo šaltiniu.

Tai yra pagrindiniai visame pasaulyje esantys prietaisai, kurie yra pagrindiniai radijo dažnių šaltiniai, kurie gali būti naudojami energijos rinkimui, ty elektros energijos generavimui.

Radijo energijos rinkimo praktiniai pritaikymai

Kai kurios „ Energy Harvester“ programos, naudojančios RF sistemą, yra išvardytos toliau:

RFID kortelės: RFID (radijo dažnio identifikavimo) technologijoje naudojama energijos rinkimo sąvoka, kuri įkrauna savo „žymę“, gaudama RF signalą iš paties RFID skaitytuvo. Programą galima pamatyti prekybos centruose, metro, traukinių stotyse, pramonės šakose, kolegijose ir daugelyje kitų vietų.
Tyrimas ar vertinimas: Bendrovė „Powercast“ išleido vertinimo lentą - „P2110 Eval board“, kurią galima naudoti mokslinių tyrimų tikslais arba kai kurių naujų programų vertinimui, atsižvelgiant į reikalingą ir gautą galią bei pakeitimus, kurie bus atlikti po vertinimo.

Be šių praktinių pritaikymų, yra daug sričių, kuriose energijos derliaus surinkimo technologija gali būti naudojama, pavyzdžiui, pramonės stebėjimo, žemės ūkio pramonėje ir kt.

RF energijos rinkimo apribojimai

Gerai naudojant ir naudojant daug privalumų, yra ir tam tikrų trūkumų, ir šie trūkumai atsiranda dėl esamo to dalyko apribojimo.

Taigi RF energijos rinkimo sistemos apribojimai yra šie:

Priklausomybė: Vienintelė RF energijos surinkimo sistemos priklausomybė yra priimtų radijo signalų kokybė. RF vertė gali būti sumažinta dėl atmosferos pokyčių ar fizinių kliūčių ir gali atsispirti RF signalo perdavimui, todėl išėjimo galia yra maža.
Efektyvumas: Kadangi grandinę sudaro elektroniniai komponentai, kurie laikui bėgant praranda savo funkcionalumą ir duoda prastus rezultatus, jei nėra atitinkamai pakeisti. Todėl tai turėtų įtakos visos sistemos efektyvumui ir mainais užtikrintų netinkamą išvestį.
Sudėtingumas: Sistemos imtuvą reikia suprojektuoti atsižvelgiant į jo programas ir energijos kaupimo grandinę, todėl jį kurti yra sudėtingiau.
Dažnis: bet kuri grandinė ar įtaisas, suprojektuotas priimti RF signalą energijos surinkimui, gali būti suprojektuotas veikti tik viena, o ne keliomis dažnių juostomis. Taigi, jis ribojamas tik to juostos spektru.
Įkrovimo laikas: didžiausia konversijos galia yra milivatais arba mikrovatais. Taigi reikalingos programos galios gamybai reikės daug laiko.

Be šių apribojimų, energijos rinkimas naudojant radijo dažnį (RF) turi daug privalumų, dėl kurių jis taikomas automatikos pramonėje, žemės ūkyje, IOT, sveikatos priežiūros pramonėje ir kt.

Rinkoje galima įsigyti RF energijos rinkimo aparatūrą

Rinkoje esanti aparatinė įranga, palaikanti radijo dažnio energijos rinkimą, yra:

„Powercast P2110B“: Bendrovė „Powercast“ išleido „P2110B“, kurią galima naudoti vertinant, taip pat naudojant programas.

Programos:
- Belaidžiai jutikliai be akumuliatorių
  - Pramonės stebėjimas
  - Išmanusis tinklelis
  - Gynyba
  - Pastatų automatika
  - Nafta ir dujos
- Akumuliatoriaus įkrovimas
  - Monetų langeliai
  - Plonos plėvelės ląstelės
- Mažos galios elektronika

Funkcijos:
- Didelis konversijos efektyvumas
- Konvertuoja žemo lygio radijo dažnių signalus, leidžiančius naudoti tolimojo nuotolio programas
- Reguliuojama įtampos galia iki 5.
- Iki 50mA išėjimo srovė
- Gautas signalo stiprumo indikatorius
- Platus radijo dažnių diapazonas
- Veikimas iki -12 dBm įėjimo
- Iš išorės galima pakeisti mikroprocesoriaus valdymą
- Pramoninis temperatūros diapazonas
- Atitinka RoHS reikalavimus

„Powercast P1110B“: panašiai kaip „P2110B“, „Powercast P1110B“ turi šias funkcijas ir programas.

Funkcijos:
- Didelis konversijos efektyvumas,> 70%
- Mažas energijos suvartojimas
- Konfigūruojama įtampos išvestis, palaikanti ličio jonų ir šarminių baterijų įkrovimą
- Veikimas nuo 0 V, palaikant kondensatoriaus įkrovimą
- Gautas signalo stiprumo indikatorius
- Platus veikimo diapazonas
- Veikimas iki -5 dBm įėjimo galia
- Pramoninis temperatūros diapazonas
- RoHS atitiktis

Programos:
- Belaidžiai jutikliai
  - Pramonės stebėjimas
  - Išmanusis tinklelis
  - Struktūrinė sveikatos stebėsena
  - Gynyba
  - Pastatų automatika
  - Žemdirbystė
  - Nafta ir dujos
  - Vietos nustatymo paslaugos
- Belaidis paleidiklis
- Mažos galios elektronika.

Tai yra du rinkoje esantys RF radijo dažnio surinkimo įrenginiai, kuriuos sukūrė bendrovė „ Powercast“.

RF energijos rinkimo naudojimas IOT programose

Didėjant daiktų interneto (IoT) populiarumui elektroninių prietaisų automatizavimo srityje, namų ir pramonės įmonėms yra kuriamos daiktų interneto programos, kurios potencialiai gali likti energiją daugelį metų, laukdamos suveikimo. Naudodami energijos surinkimo galimybes, tokie prietaisai gali tiesiogine prasme ištraukti energiją iš oro, kad įkrautų savo baterijas, arba surinkti pakankamai energijos iš aplinkos, kad akumuliatoriui net nereikėtų įkrauti jokio išorinio maitinimo šaltinio. Tokie savaiminio maitinimo jutikliai dabar paprastai vadinami „ nulinės galios“belaidžiai jutikliai, suteikiantys galimybę pateikti jutiklių duomenis tiesiai į IoT debesį, naudojant bevielį šliuzą be akivaizdaus energijos šaltinio. Surenkant energiją iš esamų RF energijos šaltinių, galima sukurti naujos kartos itin mažos galios (ULP) belaidžius įrenginius, tokius kaip IoT jutikliai, skirti mažai priežiūros reikalaujančioms programoms, tokioms kaip nuotolinis stebėjimas.

Energijos rinkimas laikomas panašiu į belaidžio ryšio „palydovinę“ technologiją, nes tai gali padėti prailginti mobiliųjų įrenginių akumuliatoriaus veikimo laiką, o kai kuriuos elektroninius prietaisus - be baterijų.