Новое слово в беспроводных датчиках для сенсорных сетей и «умных» домов


Созданы 2,4-ГГц беспроводные датчики с автономным питанием. Они играют ключевую роль на рынке сенсорных сетей и «умных» домов и должны работать от внешних источников энергии — солнца, тепла и вибраций.

Небольшие солнечные панели и ячейки Пельтье — наиболее удобные элементы для сбора энергии в сенсорных сетях «умных» домов. Если солнечные панели используются уже в течение многих лет, обеспечивая питание небольших устройств типа калькуляторов или часов, то источники других типов пока что менее распространены.

Элемент Пельтье представляет собой устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую за счет перемещения носителей заряда под воздействием градиента температур. К другим способам сбора энергии относятся устройства, преобразующие энергию вибраций или механического воздействия (пьезоэлектрические и электромагнитные преобразователи).

За последние годы эффективность солнечных элементов существенно выросла. В то же время успехи в области создания электронных устройств с очень малым энергопотреблением позволяют реализовать небольшие беспроводные системы IEEE802.15.4/ZigBee, работающие в диапазоне 2,4 ГГц или в соответствии с протоколами собственной разработки. Потребление этих систем при передаче данных составляет несколько миллиджоулей.

Небольшое количество солнечных элементов или ячеек Пельтье может собирать достаточное количество энергии за приемлемое время. Энергия накапливается с помощью электролитического конденсатора, который, разряжаясь, питает беспроводную подсистему в течение короткого времени, отведенного на передачу данных. По окончании этой операции радиосистема отключается, а конденсатор снова заряжается для последующей передачи данных.

Комбинация собирающих энергию устройств, конденсатора и беспроводной подсистемы с низким энергопотреблением используется в приложениях, где небольшие пакеты данных передаются с частыми интервалами. Такие системы используются для контроля температуры или уровня освещенности окружающей среды, которые изменяются достаточно медленно, благодаря чему от этих приложений не требуется точного и быстрого отклика.

Например, в состав оценочного комплекта TheDrop, созданного в Arrow Electronics, входят две платы для сбора энергии солнечного света и тепла. Обе оснащены 2,4-ГГц радиомодулями (802.15.4 ZigBee ready), которые функционируют как сетевые узлы для передачи данных. Третья плата, представляющая собой модуль приемника с USB-питанием, подключается к ПК, который работает как контроллер и пульт управления сетью.

DC/DC-преобразователь, установленный на плате с солнечным элементом, оптимизирован для работы с одной фотоэлектрической ячейкой. Напряжение запуска преобразователя, имеющего функцию отслеживания точки максимальной мощности (Maximum Power-Point Tracking, MPPT), составляет всего лишь 250 мВ.

Платы для сбора энергии оснащены электролитическими конденсаторами на 680 мкФ для хранения собранной энергии и микроконтроллерами семейства ATxmega компании Atmel с поддержкой международного сетевого стандарта KnX по управлению электронными системами автоматизации дома. Этот стандарт обеспечивает совместимость с другими подсистемами для управления домом. Комплект имеет также аппаратно-реализованное программное обеспечение, разработанное Arrow и созданное на основе UART-комплекта Atmel RZ600.

Источник: Electronics Weekly

Читайте также:
Появился способ увеличить энергоотдачу от солнечных батарей
Сенсорные сети на основе программного комплекса ISON для удаленных объектов
Планы ARM на 2012 г.
Беспроводные технологии и их применение в промышленности. Особенности построения систем передачи речи.
Емкостные датчики приближения
Светодиоды вместо Wi-Fi
Мультистандартный трансивер для датчиковых сетей с рекордно низким потреблением
Аккумулятор толщиной в бумажный лист уже возможен
Поставки интеллектуальной бытовой техники превысят 24 млн ед. к 2017 г.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *