Rf збирання енергії

У всьому світі працює безліч бездротових пристроїв, що робить життя людей простим і комфортним у багатьох відношеннях, але всі ці бездротові пристрої потрібно використовувати знову і знову, щоб використовувати їх. Але що, якщо ми можемо використовувати ту саму радіочастоту, яка передає дані, для зарядки пристроїв. Ця технологія зменшить або не дозволить використовувати батареї для живлення ланцюга всередині пристрою. Ідея полягає в тому, щоб збирати енергію з радіочастоти за допомогою антен, а не виробляти енергію від руху або сонячної енергії. У цій статті буде детально обговорено питання збору енергії РФ.

Як працює збирання енергії в РФ?

Доступно багато джерел радіочастот, але найперше важливо зрозуміти: як перетворити РЧ в енергію чи електроенергію ? Процес досить простий, він схожий на звичайний процес антени, що приймає сигнал. Отже, давайте розберемося в процесі перетворення, використовуючи просту діаграму.

Джерело (може бути будь-який пристрій або електронна схема, яка) передає радіочастотні сигнали, а прикладна схема, яка має вбудовану схему для перетворення енергії, приймає ВЧ, що потім викликає різницю потенціалів по довжині антени і створює рух носії заряду через антену. Носії заряду рухаються до схеми перетворення ВЧ в постійний струм, тобто заряд тепер перетворюється в постійний струм за допомогою схеми, яка тимчасово зберігається в конденсаторі. Потім, використовуючи схему кондиціонування потужності, енергія посилюється або перетворюється на потенційне значення, як бажає навантаження.

Є багато джерел, які передають радіочастотні сигнали, такі як супутникові станції, радіостанції, бездротовий Інтернет. Будь-яка програма, до якої приєднана схема збору радіочастотної енергії, отримає сигнал і перетворить його в електрику.

Процес перетворення починається, коли приймаюча антена приймає сигнал і викликає різницю потенціалів по довжині антени, що додатково здійснює рух в носіях заряду антени. Ці носії заряду від антени рухаються до схеми узгодження імпедансу, підключеної через дроти. Мережа узгодження імпедансу (IMN) гарантує, що передача потужності від антени (джерело ВЧ) до випрямляча / множника напруги (навантаження) є максимальною. Опір у ВЧ-ланцюзі настільки ж важливий, як і опір в ланцюзі постійного струму для оптимальної передачі потужності між джерелом та навантаженням.

РЧ-сигнал, що надходить на антену, має синусоїдальну форму хвилі, тобто є змінним сигналом, і його потрібно перетворити на сигнал постійного струму. Після проходження через IMN схема випрямляча або множника напруги випрямляє та посилює сигнал відповідно до потреби програми. Схема випрямляча не є напівхвильовим, повноволновим або мостовим випрямлячем, натомість це схема множника напруги (спеціальний випрямляч), яка випрямляє сигнал, а також посилює випрямлений сигнал на основі вимог програми.

Електроенергія, перетворена зі змінного в постійний струм за допомогою множника напруги, надходить до схеми управління живленням, яка використовує конденсатор або акумулятор для зберігання електроенергії та подає її на навантаження (додаток), коли це необхідно.

Які бувають s

Як вже згадувалося раніше, існує багато пристроїв, що використовують радіочастотні сигнали, це означає, що існує багато джерел для прийому радіочастотного сигналу для отримання енергії.

Радіочастотними джерелами, які можна використовувати як джерело енергії, є:

• Радіостанції: старі, але гідні, радіостанції регулярно випромінюють радіочастотні сигнали, які можна використовувати як джерело енергії.
• Телевізійні станції: Це теж старе, але гідне джерело, яке передає сигнали цілодобово та без вихідних і вважається хорошим джерелом енергії.
• Мобільні телефони та базові станції: Мільярди мобільних телефонів та їх базові станції випромінюють радіочастотні сигнали, що в результаті є хорошим джерелом енергії.
• Бездротові мережі: Скрізь є безліч маршрутизаторів Wi-Fi та бездротових пристроїв, і їх також слід розглядати як хороше джерело для отримання енергії з РФ.

Це основні пристрої, присутні у всьому світі, які є основними джерелами радіочастот, які можна використовувати для збору енергії, тобто для отримання електричної енергії.

Практичне застосування збору радіоенергії

Нижче перераховані деякі програми застосування енергозбирального комбайна з використанням радіочастотної системи:

• Карти RFID: Технологія RFID (ідентифікація радіочастот) використовує концепцію збирання енергії, яка заряджає свою "мітку", приймаючи радіочастотний сигнал від самого зчитувача RFID. Додаток можна побачити в торгових центрах, метро, ​​залізничних станціях, галузях промисловості, коледжах та багатьох інших місцях.
• Дослідження або оцінка: Компанія Powercast випустила оціночну дошку - “P2110 Eval board”, яка може бути використана для дослідницьких цілей або для оцінки деяких нових додатків з урахуванням необхідної та отриманої потужності та змін, які слід внести після оцінки.

Окрім цих практичних застосувань, є багато галузей, де технологія збирання енергії може бути використана, як у промисловому моніторингу, сільському господарстві тощо.

Обмеження збору енергії РФ

У хороших додатків та ряду переваг є і деякі недоліки, і ці недоліки спричинені наявними обмеженнями в цій справі.

Отже, обмеження для системи збору енергії ВЧ такі:

• Залежність: Єдина залежність системи збору радіочастотної енергії - це якість отриманих радіочастотних сигналів. Значення ВЧ може бути зменшено через атмосферні зміни або фізичні перешкоди і може протистояти передачі ВЧ-сигналу, що призводить до низької потужності як вихідної.
• Ефективність: Оскільки схема складається з електронних компонентів, які з часом втрачають свою функціональність і дають погані результати, якщо не змінювати їх відповідно. Як результат, це вплине на ефективність системи в цілому та забезпечить неправильний вихід натомість.
• Складність: Приймач системи повинен бути спроектований на основі його застосувань та схеми накопичення енергії, що робить його більш складним у побудові.
• Частота: Будь-яка схема або пристрій, призначений для прийому радіочастотного сигналу для збору енергії, може бути спроектований для роботи лише в одному діапазоні частот, а не на декількох. Отже, він обмежений лише цим смуговим спектром.
• Час зарядки: Максимальна вихідна потужність, яку отримує перетворення, становить міліват або мікроват. Отже, необхідна потужність програми потребуватиме тривалого часу для отримання.

Окрім цих обмежень, збирання енергії за допомогою радіочастот (РЧ) має багато переваг, внаслідок чого воно застосовується в промисловості автоматизації, сільському господарстві, ІОТ, галузі охорони здоров'я тощо.

Обладнання для збору енергії РФ, доступне на ринку

Обладнання, доступне на ринку, яке підтримує збирання радіочастотної енергії, є:

• Powercast P2110B: Компанія Powercast випустила P2110B, який можна використовувати як для оцінки, так і для використання на основі додатків.

• Програми:
  • Бездротові датчики без акумулятора
    • Промисловий моніторинг
    • Розумна сітка
    • Оборона
    • Автоматизація будівель
    • Нафта та газ
  • Підзарядка акумулятора
    • Клітини монети
    • Тонкоплівкові клітини
  • Електроніка малої потужності

• Особливості:
  • Висока ефективність перетворення
  • Перетворює низькорівневі РЧ-сигнали, дозволяючи додатки великого діапазону
  • Вихід регульованої напруги до 5.
  • Вихідний струм до 50 мА
  • Індикатор потужності отриманого сигналу
  • Широкий діапазон робочих частот
  • Робота до -12 дБм на вході
  • Зовнішньо скидається для мікропроцесорного управління
  • Промисловий діапазон температур
  • Відповідає RoHS

• Powercast P1110B: Подібно до P2110B, Powercast P1110B має такі функції та програми.

• Особливості:
  • Висока ефективність перетворення,> 70%
  • Низьке споживання енергії
  • Налаштований вихід напруги для підтримки перезарядки літій-іонних та лужних батарей
  • Робота від 0 В для підтримки зарядки конденсатора
  • Індикатор потужності отриманого сигналу
  • Широкий робочий діапазон
  • Робота до -5 дБм вхідної потужності
  • Промисловий діапазон температур
  • Відповідає RoHS

• Програми:
  • Бездротові датчики
    • Промисловий моніторинг
    • Розумна сітка
    • Структурний моніторинг здоров'я
    • Оборона
    • Автоматизація будівель
    • Сільське господарство
    • Нафта та газ
    • Послуги, що знають місцезнаходження
  • Бездротовий тригер
  • Електроніка малої потужності.

Це два пристрої збору енергії на основі ВЧ, доступні на ринку, і розроблені компанією Powercast.

Використання збору енергії ВЧ у програмах IOT

Зі зростанням популярності Інтернету речей (IoT) в автоматизації електронних пристроїв розробляються додатки IoT для будинків та промисловості, які потенційно можуть залишатися живими роками, очікуючи на тригер. Завдяки можливості збору енергії такі пристрої можуть буквально витягувати енергію з повітря, щоб зарядити власні батареї або видобути достатньо енергії з навколишнього середовища, так що батареї може навіть не знадобитися будь-яке зовнішнє джерело живлення для зарядки. Такі датчики з власним живленням тепер зазвичай називають " нульовою потужністю"бездротові датчики для можливості надання даних датчиків безпосередньо на хмарі IoT, використовуючи бездротовий шлюз без видимого джерела енергії. Використовуючи енергію з доступних джерел радіочастотної енергії, можна розробити нове покоління бездротових пристроїв наднизької потужності (ULP), таких як датчики IoT, для таких програм, що не потребують технічного обслуговування, таких як віддалений моніторинг.

Збирання енергії вважається схожим на технологію “супутника” бездротового зв’язку, оскільки вона може продовжити термін служби батареї для мобільних пристроїв і, можливо, працювати без батареї для деяких електронних пристроїв.