Rf energi høsting

Det er mange trådløse enheter som jobber over hele verden, noe som gjør folks liv enkelt og behagelig på mange måter, men alle disse trådløse enhetene er nødvendige for å bli ladet igjen og igjen for å bruke dem. Men hva om vi kan bruke den samme radiofrekvensen som overfører data, for å lade enhetene. Denne teknologien vil redusere eller utelate bruken av batterier for å drive kretsen inne i enheten. Tanken er å høste energi fra radiofrekvensen ved hjelp av antennene i stedet for å generere energi fra bevegelse eller solenergi. Denne artikkelen vil diskutere RF Energy Harvesting i detalj.

Hvordan fungerer RF Energy Harvesting?

Det er mange kilder til RF tilgjengelig, men det viktigste å forstå først er, hvordan konvertere RF til energi eller elektrisitet ? Prosessen er ganske enkel, den er akkurat som den normale prosessen med at en antenne mottar et signal. Så, la oss forstå prosessen med konvertering ved hjelp av et enkelt diagram.

Kilden (kan være hvilken som helst enhet eller elektronisk krets som) overfører RF-signaler og applikasjonskretsen, som har en innebygd krets for energiomdannelse, mottar RF, som deretter forårsaker en potensiell forskjell over lengden på antennen og skaper en bevegelse av lad bærere gjennom antennen. Ladebærerne beveger seg til RF-til-DC-konverteringskretsen, dvs. ladningen konverteres nå til DC-strøm ved å bruke kretsen som er lagret i kondensatoren midlertidig. Ved hjelp av Power Conditioning-kretsen forsterkes eller konverteres energien til den potensielle verdien som ønsket av belastningen.

Det er mange kilder som sender RF-signaler som satellittstasjoner, radiostasjoner, trådløst internett. Enhver applikasjon som har RF-høstingskrets knyttet til seg, vil motta signalet og konvertere det til elektrisitet.

Prosessen med konvertering begynner når mottakerantennen mottar signalet og forårsaker en potensiell forskjell over antennens lengde, noe som ytterligere gjør en bevegelse i antennens ladebærere. Disse ladebærerne fra antennen beveger seg til impedanstilpasningskretsen som er koblet gjennom ledningene. Den impedans-tilpasningsnettverk (IMN) sørger for at kraftoverføringen fra den antenne (RF-kilde) til likeretteren / spenningsmultiplikator (Load) er maksimum. Impedansen i en RF-krets er like viktig som motstand i DC-kretsen for optimal kraftoverføring mellom kilden og belastningen.

RF-signalet mottatt på antennen har en sinusformet bølgeform, dvs. er et AC-signal og må konverteres til DC-signal. Etter å ha gått gjennom IMN, korrigerer og forsterker likeretteren eller spenningsmultiplikatorkretsen signalet i henhold til applikasjonsbehovet. Likeretterkretsen er ikke en halvbølge, fullbølge eller en bro likeretter, i stedet er det en spenningsmultiplikator (en spesiell likeretter) krets som korrigerer signalet og øker også det korrigerte signalet basert på applikasjonskravet.

Elektrisiteten konvertert fra vekselstrøm til likestrøm ved hjelp av en spenningsmultiplikator flytter til strømstyringskretsen som bruker en kondensator eller et batteri til å lagre strømmen og forsyner den til belastningen (applikasjonen) når det er nødvendig.

Hva er s

Som nevnt tidligere, er det mange enheter som bruker RF-signaler, det betyr at det ville være mange kilder for å motta RF-signalet for å høste energien.

RF-kilder som kan brukes som energikilde er:

• Radiostasjoner: Gamle, men verdige, radiostasjonene sender regelmessig RF-signaler som kan brukes som energikilde.
• TV-stasjoner: Dette er også en gammel, men verdig kilde som sender signaler 24/7 og blir ansett som en god energikilde.
• Mobiltelefoner og basestasjoner: Milliarder mobiltelefoner og basestasjonene deres sender ut RF-signaler som et resultat, er en god energikilde.
• Trådløse nettverk: Det finnes en rekke Wi-Fi-rutere og trådløse enheter overalt, og de bør også betraktes som en god kilde for å høste energi fra RF.

Dette er de viktigste enhetene som er tilstede over hele verden, som er de viktigste kildene til RF som kan brukes til å høste energi, dvs. generere elektrisk energi.

Praktiske anvendelser av radioenergihøsting

Noen av applikasjonene til Energy Harvester ved hjelp av RF- systemet er oppført nedenfor:

• RFID-kort: RFID (Radio Frequency Identification) -teknologien bruker konseptet Energy Harvesting som lader sin "tag" ved å motta RF-signalet fra selve RFID-leseren. Søknaden kan sees i kjøpesentre, metroer, togstasjoner, bransjer, høyskoler og mange andre steder.
• Forskning eller evaluering: Selskapet Powercast har lansert et evalueringskort - “P2110 Eval board” som kan brukes til forskningsformål eller til evaluering av noen nye applikasjoner med tanke på nødvendig og mottatt kraft og endringer som skal gjøres etter evaluering.

Bortsett fra disse praktiske bruksområdene, er det mange felt der energihøstingsteknologi kan brukes som i industriell overvåking, landbruksindustri osv.

Begrensninger ved RF-høsting av energi

Med gode applikasjoner og en rekke fordeler er det også noen ulemper, og disse ulempene skyldes den eksisterende begrensningen i den tingen.

Så begrensningene for RF-høstingssystem er:

• Avhengighet: Den eneste avhengigheten av RF-energihøstingssystemet er mottatt RF-signalkvalitet. RF-verdien kan reduseres på grunn av atmosfæriske endringer eller fysiske hindringer og kan motstå overføring av RF-signalet, noe som resulterer i lav effekt som utgang.
• Effektivitet: Siden kretsen består av elektroniske komponenter som mister funksjonaliteten med tiden og gir dårlige resultater hvis de ikke endres tilsvarende. Som et resultat vil dette påvirke systemeffektiviteten som helhet og gi feil ytelse i retur.
• Kompleksitet: Mottakeren for systemet er nødvendig for å utformes basert på applikasjonene og strømlagringskretsen, noe som gjør det mer komplisert å bygge.
• Frekvens: Enhver krets eller enhet som er designet for å motta et RF-signal for å høste energi, kan utformes for å operere bare ett frekvensbånd og ikke flere. Så det er bare begrenset til det båndspekteret.
• Ladetid: Maksimal effekt fra konverteringen er i milliwatt eller mikrowatt. Så den nødvendige kraften fra applikasjonen vil trenge lang tid å produsere.

Bortsett fra disse begrensningene, har høsting av energi ved bruk av radiofrekvens (RF) mange fordeler som følge av at den har anvendelse i automatiseringsindustri, jordbruk, IOT, helsevesen, etc.

RF Energy Harvesting Hardware tilgjengelig i markedet

Maskinvaren som er tilgjengelig i markedet og som støtter høsting av radiofrekvens, er:

• Powercast P2110B: Selskapet Powercast har lansert P2110B som kan brukes både til evaluering og til applikasjonsbasert bruk.

• Applikasjoner:
  • Batterifrie trådløse sensorer
    • Industriell overvåking
    • Smart Grid
    • Forsvar
    • Bygningsautomatisering
    • Olje gass
  • Batterilading
    • Myntceller
    • Tynnfilmceller
  • Elektronikk med lav effekt

• Funksjoner:
  • Høy konverteringseffektivitet
  • Konverterer RF-signaler på lavt nivå som muliggjør langdistanse applikasjoner
  • Regulert spenningsutgang opptil 5.
  • Opptil 50mA utgangsstrøm
  • Mottatt signalstyrkeindikator
  • Bredt RF-driftsområde
  • Drift ned til -12 dBm inngang
  • Kan tilbakestilles eksternt for mikroprosessorstyring
  • Industrielt temperaturområde
  • RoHS-kompatibel

• Powercast P1110B: I likhet med P2110B har Powercast P1110B følgende funksjoner og applikasjoner.

• Funksjoner:
  • Høy konverteringseffektivitet,> 70%
  • Lavt energiforbruk
  • Konfigurerbar spenningsutgang for å støtte Li-ion og Alkaline batterilading
  • Drift fra 0V for å støtte kondensatorlading
  • Mottatt signalstyrkeindikator
  • Bredt driftsområde
  • Drift ned til -5 dBm inngangseffekt
  • Industrielt temperaturområde
  • RoHS-kompatibel

• Applikasjoner:
  • Trådløse sensorer
    • Industriell overvåking
    • Smart Grid
    • Strukturell helseovervåking
    • Forsvar
    • Bygningsautomatisering
    • Jordbruk
    • Olje gass
    • Stedsbevisste tjenester
  • Trådløs utløser
  • Elektronikk med lav effekt.

Dette er de to RF-baserte energihøstingsenhetene som er tilgjengelige i markedet og er utviklet av selskapet Powercast.

Bruk av RF-energihøsting i IOT-applikasjoner

Med den økende populariteten til Internet of Things (IoT) innen automatisering av elektroniske enheter, blir IoT-applikasjoner utviklet for hjem og næringer, som potensielt kan forbli drevet i årevis og venter på en utløser. Med energiinnhøstingsfunksjon kan slike enheter bokstavelig talt trekke energi ut av luften for å lade sine egne batterier eller høste nok energi fra omgivelsene, slik at et batteri ikke engang trenger noen ekstern strømkilde for å lade. Slike selvdrevne sensorer blir nå vanligvis referert til som " nullkraft"trådløse sensorer for deres evne til å levere sensordata direkte på en IoT-sky, ved hjelp av en trådløs gateway uten tilsynelatende energikilde. Ved å høste strøm fra tilgjengelige RF-energikilder, kan en ny generasjon trådløse ULP-enheter (ultra-low-power), som IoT-sensorer, utvikles for applikasjoner med lite vedlikehold som fjernovervåking.

Høsting av energi blir sett på som en "følgesvenn" -teknologi for trådløs kommunikasjon, siden den kan gi lengre batterilevetid for mobile enheter og muligens batteriløs drift for noen elektroniske enheter.