能量采集器件取代物聯(lián)網(wǎng)傳感器電池

　　近年來，物聯(lián)網(wǎng)(IoT) 與機(jī)對(duì)機(jī)( M2M ) 市場和技術(shù)引起了人們廣泛的關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)與機(jī)對(duì)機(jī)的概念不僅是指個(gè)人電腦和手機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)相連，而且包括所有數(shù)十億個(gè)“物體”和設(shè)備為提高其使用效率而通過互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的無線互聯(lián)。伴隨這數(shù)十億個(gè)物體而來的，還有必須購買、維護(hù)和處置的數(shù)十億塊電池。為此，能量采集技術(shù)提供了一個(gè)直截了當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，使用清潔能源輕松地為這些設(shè)備遠(yuǎn)程充電。

　　物聯(lián)網(wǎng)上的物體和設(shè)備當(dāng)中包括傳感器配備的無線終端。無線傳感器終端連接上網(wǎng)后，將會(huì)采集其周圍的環(huán)境信息。

　　這些終端使用了測量溫度、濕度、光照、運(yùn)動(dòng)、壓力、應(yīng)力、失真、位置、流速和氣體等多種類型的傳感器。放置的傳感器終端數(shù)量越多，所采集到的數(shù)據(jù)就越多元化，精確度也越高。此類信息通常被稱為大數(shù)據(jù)，將有助于實(shí)現(xiàn)過去難以企及的設(shè)備控制、監(jiān)測和預(yù)報(bào)功能，以及提供全新的云服務(wù)和業(yè)務(wù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)與機(jī)對(duì)機(jī)的發(fā)展將對(duì)社會(huì)產(chǎn)生了重大影響，這要?dú)w功于半導(dǎo)體器件的演變和無線技術(shù)的進(jìn)步，因?yàn)樵骷?jí)的變革將推動(dòng)設(shè)備朝著無線、更小巧和更高效的方向發(fā)展。裝上電池后，無需電線就可以將設(shè)備放置在各種不同的地方。

　　電池問題

　　如上所述，物聯(lián)網(wǎng)與機(jī)對(duì)機(jī)的一個(gè)重要需求是，能夠在各種各樣的地方放置無線傳感器終端收集數(shù)據(jù)。但是其中有一個(gè)很大的問題：配電線路的安裝，或是使用電池情況下的電池壽命或電池更換時(shí)間。只使用一、二十塊電池時(shí)沒有人會(huì)認(rèn)為這是個(gè)問題，但當(dāng)數(shù)量達(dá)到一萬、一百萬或一億時(shí)，就不僅要考慮電池的成本，還要考慮巨額的維修費(fèi)用。這是人們關(guān)注無線傳感器終端普及的一個(gè)重要原因。

　　能量采集技術(shù)可以提供一種解決方案。它使用太陽能電池、壓電元件和熱電元件等發(fā)電元件將光、振動(dòng)和熱能轉(zhuǎn)化為電能，然后有效地加以利用。

　　得益于半導(dǎo)體在提高發(fā)電元件的性能與降低有源器件的耗電量之間找到了平衡，這些技術(shù)現(xiàn)在可以應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)。這是人們紛紛關(guān)注于這一關(guān)鍵技術(shù)的原因，它可以解決作為物聯(lián)網(wǎng)組成部分的無線傳感器終端的普及問題。

　　能量采集終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　無線傳感器終端由感知周圍環(huán)境的傳感器、處理采集數(shù)據(jù)并控制系統(tǒng)的微控制器(MCU)和進(jìn)行無線通信的無線芯片組成。與發(fā)電元件相匹配的電源IC取代了過去的鈕扣電池和干電池。

　　選擇發(fā)電元件時(shí)必須首先考慮，從周圍環(huán)境中采集的能量，其類型是振動(dòng)、光還是熱能。最常用的類型是太陽能、壓電和熱電。用于發(fā)電元件的電源IC能夠無損、高效地從該元件收集電能，并向后級(jí)IC提供穩(wěn)定的電能，這也同樣重要。