能量收集技術(shù)很快就會(huì)來到您身邊的應(yīng)用中

從現(xiàn)成可用的來源采集能量提供了這樣一種可能，即不需要電線或電池就能無限期地為應(yīng)用供電，至少也可以延長(zhǎng)電池供電型系統(tǒng)的工作時(shí)間。不過，要想成功地實(shí)現(xiàn)一款能量收集解決方案，就必需詳細(xì)了解環(huán)境能量源的特性和收集器 / 換能器的輸出功率能力以及系統(tǒng)的功率要求。

環(huán)境能量源包括光、溫差、機(jī)械振動(dòng)、已發(fā)送的射頻 (RF) 信號(hào)或任何其他能夠通過某種換能器產(chǎn)生電荷的信號(hào)源。這些能量源都在我們的身邊，利用合適的換能器，如面向溫差的熱電發(fā)生器 (TEG)、面向振動(dòng)的壓電式元件、面向太陽光 (或室內(nèi)照明光) 的光伏電池等，可將其轉(zhuǎn)換成電能，甚至可以利用濕氣產(chǎn)生電能。此類所謂的“免費(fèi)”能量源可用來自主地給電子組件和系統(tǒng)供電。

一個(gè)典型的能量收集配置或無線傳感器節(jié)點(diǎn) (WSN) 由 4 個(gè)方框組成，如圖 1 所示。它們是：1) 環(huán)境能量源;2) 換能器組件和給下游電子線路供電的電源轉(zhuǎn)換電路;3) 將該節(jié)點(diǎn)連接到現(xiàn)實(shí)世界的檢測(cè)組件和計(jì)算組件 (由微處理器或微控制器組成，負(fù)責(zé)處理測(cè)量數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器中);4) 由短程無線單元組成的通信組件，用于實(shí)現(xiàn)與相鄰節(jié)點(diǎn)及外部世界的無線通信。

圖 1：一個(gè)典型的能量收集系統(tǒng)或無線傳感器節(jié)點(diǎn)的主要組成方框圖

一旦電能產(chǎn)生出來，就可以由能量收集電路轉(zhuǎn)換并調(diào)整為合適的形式，以給下游電子線路供電。因此，一個(gè)微處理器可以喚醒一個(gè)傳感器，以獲取讀數(shù)或測(cè)量值，然后讀數(shù)或測(cè)量值可由一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理，以通過一個(gè)超低功率無線收發(fā)器傳送。

目前，在我們的周圍有許多運(yùn)用了能量收集技術(shù)的應(yīng)用。實(shí)例包括：輪胎磨損/壓力監(jiān)測(cè)器、電感耦合智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)器、HVAC 和照明控制系統(tǒng)。飛機(jī)健康狀況監(jiān)視和資產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)很快也將運(yùn)用能量收集技術(shù)。