Возможно ли создание встраиваемых систем без батарей или подключения к сети? Ответ — да! Для сверхмалоэнергетических устройств энергосбор (также известный как сбор энергии) может стать решением.
Собирая энергию от вибраций при ходьбе людей или движении машин по мостам, автомобильного тепла, радиоволн, света, ветра и других источников, можно аккумулировать достаточно энергии для питания компактных устройств, таких как носимые гаджеты и беспроводные сенсорные сети.
На иллюстрации ниже показано множество микроскопических источников энергии вокруг нас.
Сравните в таблице ниже объемы энергии, которые можно собрать из разных источников.
| Energy Source | Examples | Energy per unit area |
| Vibration | Walking, motors, bridges | 10-3 to 10-4 W/cm2 |
| Light | Lighting, sunlight inside rooms | 10-4 W/cm2 |
| Heat | Body heat, vehicle waste heat | 10-5 W/cm2 |
| Electromagnetic waves | Broadcasting, wireless LAN emissions | 10-6 W/cm2 |
Два ключевых преимущества устройств, работающих без батарей:
- Снижение стоимости (за счет исключения батарей и затрат на их замену)
- Возможность сбора энергии в разнообразных локациях.
Например, батареи в пультах ДУ можно заменить вибрационными «батареями» (комбинацией конденсатора и генератора), аккумулирующими энергию от нажатия кнопок.
Система энергосбора должна обеспечивать:
- Обнаружение источников энергии и генерацию электричества.
- Преобразование и накопление энергии в конденсаторах или аккумуляторах.
- Использование собранной энергии для питания микроконтроллеров и сенсоров.
- Передачу данных от сенсоров через беспроводные трансиверы.
Себестоимость таких систем оценивается примерно в 12 USD при партии 50 000 единиц. (Источник: Armstrong, Linear Technology)
Распространение систем энергосбора будет расти, поскольку энергопотребление микроконтроллеров, сенсоров и особенно беспроводных трансиверов (например, Zigbee) значительно снизилось, а производительность устройств сбора энергии (например, коллектора электромагнитного излучения Powercast ) существенно повысилась.
Powercast также предлагает разработчикам комплекты для энергосбора для экспериментов и создания продуктов.
Беспроводные сенсорные сети — одно из перспективных применений энергосбора. Данные с сенсоров требуется передавать лишь несколько раз в час, что минимизирует энергопотребление. Такие требования легко реализуемы для систем сбора энергии.
Области применения беспроводных сенсорных сетей:
- Визуализация энергопотребления. Умные электросети?
- Мониторинг выбросов CO2
- Управление кондиционированием и освещением
- Обнаружение лесных пожаров (через разность потенциалов между стволами деревьев и почвой)
- Мониторинг состояния инфраструктуры (мосты, дороги) через вибрации
- Контроль работоспособности двигателей (вибрационный анализ)
- Мониторинг скота (тепловые и вибрационные показатели)
Для углубленного изучения темы рекомендуется ознакомиться с Enocean Alliance — консорциумом компаний, развивающих самообеспечиваемые беспроводные системы управления зданиями.
Выражаем свою благодарность источнику, с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.
Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.