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钻石棋牌游戏官方下载热能工程如何为物联网设备收集热能和振动能量
浏览: 发布日期:2020-02-24
先进的电源管理是保持数字技术快速发展的关键。能量收集解决方案的使用可以成为物联网超低功耗解决方案的一个重要转折点   实现所谓的零功率传感器需要从环境中获取能量。缩小对可用能源的选择范围,下一个标准将是可用能源和所需能源的数量   与此同时,热能往往很容易从发动机、机器和其他来源的副产品中得到。热梯度收集是指获取环境热量并加以利用的过程。在很多方面利用能源环境现象,使用压电设备振动转换成电能似乎是行之有效的方法,根据大小和建设密度,钻石棋牌游戏官方下载它有能力生产数百微瓦(µW / cm2)   通过温度梯度收集能量是使用热电解决方案。热电联产的使用是有限的,因为它需要一个可变的温度输入,而其他可以提供几十万小时的不间断运行,但效率很低。热电解决方案是由佩尔蒂埃电池模块所解决   应用热电解决方案有限公司创始人兼首席技术官Alfred Piggott说:“热电材料的一些例子是碲化铋、碲化铅、三锑化钴和硅锗,它们可以提供良好的性能。使用这些材料,在一个理想的应用与适当设计的热电发电机,可以达到高达9- 11%的效率。哪种材料是最好的取决于许多因素,但主要是根据应用、预算和热电发电机的设计来决定   这种能量收集的基础上的热电效应是德国物理学家托马斯·约翰·塞贝克提出的。在热电装置中,当不同的温度合在一起时就产生电压。同样地,施加电压时也会产生温差。材料或设备在单位温度下产生电压的能力称为塞贝克效应   通常用于创建p和n区域的材料(碲化铋,或Bi2Te3)允许获得每个细胞0.2mV/K的输出电压,而如果热电转换器使用多个双p和n (20mV,在∆T=10K使用10个细胞),则可获得更高的值。电源的等效模型由带有RT输出电阻器的Thevenin发电机表示,可提供给负载的最大功率由电阻阻抗自适应Rload=RT获得   两点之间的温差导致热能从最高温度点流向最低温度点。热流将一直存在,直到达到热平衡,并可用于收集可重复使用的能量。从热交换中提取能量的过程受热力学定律的支配   后来,Jean CharlesAthanasePeltier发现,使电流通过两种不同导体的交叉点,就会发生加热或冷却。气流的方向决定了温度变化的方向,向上或向下。产生或吸收的热量与电流有关,比例常数称为佩尔蒂埃系数   机械振动是为电子系统提供足够能量的另一种方法。压电换能器的振动通过使用特殊的质量和允许移动的特殊系统,近年来在能量收集应用中得到了广泛的应用   压电转换器利用直接的压电效应,即当受到机械应变时,某些晶体产生电位差的特性。这种效应发生在纳米尺度,是可逆的。近年来,聚合物塑料基压电材料(Pvdf)得到了广泛的发展,并在不断地寻找新材料和越来越先进的制造工艺   压电效应将动能以振动或冲击的形式转化为电能。压电发电机(能量收割机)通过将浪费在环境中的振动能量转化为可用的电能,提供了一种可靠的解决方案。它们是需要为电池、超级电容或直接为远程传感器系统充电的应用程序的理想选择(图1)   系统的总体性能取决于诸多因素,如输入振动、传感器的几何形状和材料、引起振动的质量、电子接口。因此,即使在早期的设计阶段,也非常需要换能器和电路结行为的快速和可靠的定量估计,以优化整个系统   电感LM为等效惯性质量;电容CM为换能器的弹性;电阻RM表示机械损耗。机械部分是由发电机FIN产生的力,相反的反馈力发生器α-VP,由电压控制的输出设备上开发能力的CP(逆压电效应)。同时,机械速度ż产生当前βż供应两个电容输出(压电)的直接影响和其他可能的电气负载连接到传感器。因此,模型识别涉及以下六个独立参数:LM , CM , RM , CP , α and β。α和β是热系数相关的系统   温差可以用来发电,从而利用在其他情况下会损失的多余热量。太阳能和地热系统的余热可以被收集。可使用一般家用电器的排放流   假设我们使用电池供电的无线物联网设备,这些设备在一个由人体、烤箱、电机产生热梯度的环境中运行。如果没有能量收集,这些设备的电池就需要更换,因为它们会释放能量,这就产生了运营成本。根据可用的温度梯度,热电发电机可以生成20µw²10 mw /平方厘米   热电发电机和压电传感器与适当的PMIC相结合,将在物联网应用中为电池充电   为了设计更好的热电能量收集系统,有许多特性需要考虑。包括电气和热需求,使用合适的热电材料,特定应用要考虑耐久性目标,产品销售价格和工程预算   振动是一种无处不在的能量来源。每个在路上的汽车会在柏油路上,在驾驶舱产生振动,如果我们考虑高速公路的长度和大量流动的汽车,从振动能够获得能量的想法似乎很有吸引力   Maxim公司的MAX17710是低功耗高效能量采集充电和保护的完整系统,能管理输出功率从1FW到100mW的能量采集器件.它是行业首个IC集成的环境能量收集的电源管理的所有功能,充电和保护微能源电池以及(MECS),一个固态电池的形式。在超低电流水平运行时,MAX17710接受来自管理不善的能量与输出范围从100mW的水平1μW到收获各种来源的能量。例子包括光(通过光电池捕获),振动(由压电元件捕获),热量由热电发电机捕获)和射频(例如,近场通信(NFC))   另一个PMIC是AEM30940,这是一个集成的能量管理子系统,它从热力发电机、压电发电机、微型涡轮发电机或高频射频输入中提取直流能量,同时将能量存储在可充电元件中,并为系统提供两个独立的调节电压。它集成了一个超低功率的升压转换器来给存储元件充电,比如锂离子电池、薄膜电池或超级或传统电容。它可以开始操作与空存储元素输入电压至380 mv和输入功率仅3μw   LTC3588-1集成电路提供了一个完整的能量存储解决方案,该方案针对压电换能器等高阻抗发电机进行了优化。它的特点是低损耗全波整流器和高效率的同步降压转换器,可以将能量从输入的存储设备传输到输出的调节电压,能够提供高达100mA的负载。它可在一个3mm×3mm的DFN或10导体的MSE进行封装   为了有效地设计一个完全自主的无线传感器系统,你需要低功耗的微控制器和传感器,它们在低能耗环境中消耗最少的电能。这种系统的电源解决方案可能包括在传感器本身的本地环境中存储可用的机械能、热能或电磁能   超级电容器是有效利用能量的技术前提。它们是容量非常大的电容器,同时具有电解电容器和可充电电池的功能特点,但每单位体积或质量所能储存的能量是电解电容器的10至100倍,并能以比一般可充电电池快得多的速度积聚电荷,而且比可充电电池毫发无损地经历更多的充放电循环   本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失   Strategy Analytics:蜂窝物联网设备出货量增长,2025年达到3.5亿   Strategy Analytics物联网战略服务发布的最新研究报告指出,到2025年,物联网蜂窝设备销售将通过主要的空中接口5G过渡。 来自中国项目的强劲增长继续为物联网设备市场提供健康动力。Strategy Analytics预测,随着5G模块于2019年开始缓慢发展,4G 物联网模块的出货量将在三年内达到顶峰;而2023年将是关键转折点,这是因为5G模块的数量将超过4G模块。 在预测期内,汽车垂直市场将是物联网蜂窝模块的最大消费者,并将在2025年之前显著提高其市场份额。Strategy Analytics企业和物联网研究执行总监Andrew Brown表示,“ 5G的低延迟优势将使需要瞬时通信的物联网用例   加速物联网设备开发,瑞萨电子MCU支持Microsoft Azure RTOS   全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社宣布助力IoT(物联网)设计人员简化从设备到云端的开发。瑞萨充分利用在安全嵌入式设计领域的丰富经验,在微控制器(MCU)和微处理器(MPU)产品上支持Microsoft Azure RTOS,为用户提供快速、无缝、开箱即用的开发体验。该合作将有助于提供基于瑞萨智能、安全的芯片以及Microsoft Azure 物联网模块(包括Azure RTOS、面向C语言的Azure IoT设备SDK、IoT Plug and Play、IoT Central及IoT Hub)的完整的芯片到云端的IoT解决方案。作为在全球MCU产品中广为部署的RTOS之一,Azure   在2019年9月16日举行的第七届上海FD-SOI论坛上,芯原物联网互联平台总监曾毅指出,随着物联网产业的发展,部署物联网的设备没有如人们想象中那样变得越来越便宜,而是变得越来越昂贵。之所以变得更加昂贵,主要是出于以下两方面原因:首先,当物联网中的设备越来越多,维持物联网设备的资本支出和运营支出将会持续增加。这不仅仅是边缘端设备的增加,对于云端的处理功能和设备的要求也在增加。其次,蜂窝网络的结构是为了人类使用网络而设计的,而物联网连接的是万物,因此,物联网使用网络的特点与人类使用的并不相同,因此,连接数量,吞吐量以及对于速度的要求都不尽相同。为了满足物联网对于网络的要求,就需要对现有的网络进行改造   研华推出新的物联网设备运营管理应用 —WISE-PaaS/DeviceOn   全球嵌入式市场闪存和内存解决方案提供商研华科技, 作为全球工业计算市场的不断探索者,研华近日发布了一款新的物联网设备运营管理应用程序- WISE-PaaS/DeviceOn,用户可以轻松地使用板载设备,高效地监控设备健康状况。应用集成OTA可安全地通过在线和远程方式发送软件和固件更新。新的工业物联网需求增加市场对工业物联网产品的需求激增,在不同地区部署和需要管理的联网设备迅速增加。在确保不间断服务的同时,有效地管理、监视和控制数千个连接的设备是至关重要的。设备在部署后必须正常、安全地工作,而不需要经常接受服务技术人员的访问。客户需要对其设备的安全访问,以便检测、排除故障   意法半导体的ST1PS01降压转换器专门采用小尺寸和低静态电流设计,能够在负载的所有电流值下保持高能效,为始终工作的负载点电源和资产跟踪器、可穿戴设备、智能传感器、智能电表等物联网设备节省电能和空间。新产品采用同步整流技术,在400mA满载时能效为92%;在输出电流仅为1mA时,能效为95%。省电设计功能将静态电流降至500nA以下,并包含一个低功耗基准电压电路。脉冲频率计数器控制轻负载时的转换器电流,两个高速比较器有助于最大限度地减少输出纹波。新产品集成反馈回路补偿、软启动电路和功率开关,完成整个电路只需几个小尺寸的无源器件,从而为设备节省了电路板空间。典型电感值为2.2µH。此外,输出电压选择逻辑电路   MicroGen Systems 公司 (下称“MicroGen”) 近日于美国伊利诺伊州罗斯蒙特举办的“Sensors Expo and Conference” 展览会上宣布:振动能量收集 BOLT Power Cell (见图 1) 实现了一款实时无线传感器网络 (WSN),其采用凌力尔特 (Linear Technology) 公司的 Dust Networks LTC5800-IPM SmartMesh IP 片内微尘 。凌力尔特微尘由 MicroGen 的压电式微机电系统 (压电式 MEMS) 振动能量收集器或微功率发电机 (MPG) 技术进行供电。 图 1:图中所示为基于 MicroGen 压电 MEMS 的微功率   【ST直播】MEMS传感器开发套件简介、了解内嵌“有限状态机和机器学习内核”的传感器   共克时艰,智慧医疗技术守护生命之树,TI E2E 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