發布日期：2022-10-07 點擊率：102
智能環境代表了家庭自動化和樓宇自動化的未來。各種傳感器、控制器和執行器分布在整個環境中，并發揮多種作用。這種分布也帶來了一些技術挑戰。例如，每個傳感器都需要有自己的電源。監視電池的低電量狀態是一項標準操作。但是，更換電池需要人工輔助。本文提出了一種低功耗能量采集傳感器的實現方案。當傳感器需要發送大量數據或執行連續測量時，能量采集供電的無線傳感器更為適合。采用能量采集供電的傳感器可在數年內完全免維護，而電池供電的傳感器在幾個月內就會耗盡電量。
如今的無線傳感器實現方案五花八門。但是，此類系統的總成本不僅僅取決于硬件。實施不同行業標準的成本也會增加總成本。這不僅包括附加的軟硬件要求，還包括不甚明顯的項目，如認證（例如ZigBee和Bluetooth4.0），甚至可能涉及版稅。
本文提出了一些簡單的低功耗能量采集技術，可用于實現免維護的無線傳感器。此外，本文還將展示如何在提供穩固性能的同時保持較低的總成本，特別是在經濟高效的無線網絡領域。
能量采集原理
能量采集系統的基本原理是存儲能量（無論是使用鎳氫電池之類的可充電電池還是使用超級電容）供將來需要時使用。除此之外，能量采集無線傳感器基本上與電池供電的傳感器相同。主要的區別在于（非充電式）電池供電的無線傳感器設計為使用電池工作特定一段時間。能量采集傳感器節點的優勢是，可以無限采集能量供將來使用。通常情況下，它能夠采集的能量非常有限（受價格和/或物理尺寸限制）。因此，必須對無線發送器和傳感器本身的能源使用加以平衡，以減少對采集能量的使用。
不同的能量采集設備
目前，市場上有多種不同的能量采集設備可選。最常用的設備為太陽能電池板。它有著不同的尺寸，從串聯和/或并聯多個太陽能電池的大型電池板，到用于手持式計算器或玩具的超小型電池。
另一種類型的設備是RF采集設備。此設備使用天線接收無線電波，然后將其轉換為電能。這是一種非常特別的能量采集設備，因為它需要高RF能量。機電能量采集設備通常在電感線圈附近使用磁性運動部件。熱電能量采集設備可通過溫度梯度產生少量電能。這類熱能設備依賴于塞貝克效應。
是否實施無線標準
當添加無線功能時，一些缺乏經驗的用戶往往只會想到實施RF行業標準，如ZigBee或Bluetooth。但是，根據實際的應用需求，實施特定標準可能是實際要求，也可能不是。一般來說，僅當最終產品必須與市場上的現有產品兼容時，才需要實施特定標準。選擇使產品與其他產品（由其他公司銷售）兼容，實際上是一個更復雜的商業決策。需要權衡是否提供兼容性。此外，在一些情況下必須提供兼容性（如用于手機的無線耳機），而另外一些情況下無法添加兼容性或者添加成本過高（如簡單的IR遙控）。（未完待續）
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