采用德州儀器超低功耗技術(shù)的AdaptivEnergy無線傳感解決方案使能量收集成為現(xiàn)實(shí)

AdaptivEnergy公司推出采用Joule-Thief技術(shù)開發(fā)的演示套件，用于進(jìn)行能量收集，并為德州儀器 (TI) 超低功耗 MSP430 微控制器 (MCU) 與 RF 技術(shù)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)操作或?qū)⒏袦y(cè)數(shù)據(jù)傳輸至中心采集站提供核心動(dòng)力。該套件充分展示了能量收集與射頻 (RF) 技術(shù)在無線傳感、監(jiān)控或環(huán)境智能等方面的卓越優(yōu)勢(shì)。Joule-Thief 能量收集器是基于 AdaptivEnergy 公司 Ruggedized Laminated Piezo (RLP) 技術(shù)之上。該技術(shù)能夠使緊湊型能量收集模塊為無線傳感器等應(yīng)用提供核心動(dòng)力。這些無線傳感器可用于在無線或無需電池的情況下收集環(huán)境智能信息，對(duì)工廠、汽車、辦公大樓、家庭及其它環(huán)境中的危險(xiǎn)情況進(jìn)行檢測(cè)并報(bào)告。

潛力巨大的新興市場(chǎng)

根據(jù) Darnell集團(tuán)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球用于無線傳感系統(tǒng)的能量收集解決方案市場(chǎng)潛力巨大。預(yù)計(jì)到 2013 年這一市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到約1.64 億套，年復(fù)合增長(zhǎng)率近 65%。能量收集是低功耗技術(shù)一個(gè)重要的新興領(lǐng)域，不僅可通過風(fēng)能與太陽能系統(tǒng)滿足大規(guī)模的能源需求，而且還可滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)等小規(guī)模需求。該技術(shù)充分利用建筑、車輛以及機(jī)械內(nèi)部固有的振動(dòng)產(chǎn)生或收集能量，從而在無線和沒有電池的情況下也能驅(qū)動(dòng)傳感器。例如，借助于Joule-Thief 技術(shù)，傳感器可從大橋上的車輛所產(chǎn)生的隆隆振動(dòng)中收集能量，然后將該數(shù)據(jù)從大橋上所有的無線傳感器傳輸至采集點(diǎn)，以便在采集點(diǎn)通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來監(jiān)測(cè)橋體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固程度 (structural soundness)。

能量收集變得成本低廉而又簡(jiǎn)單易行

過去，向傳感器－發(fā)送器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)供電需要花巨資安裝線路或定期更換電池。但是，在難以到達(dá)或危險(xiǎn)的區(qū)域中采用有線傳感器收集數(shù)據(jù)也許是不可行的，甚至?xí)诰€路安裝和電池更換過程中造成人員傷亡。而如今，AdaptivEnergy 公司的Joule-Thief 技術(shù)不僅使遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)與安全監(jiān)控變得簡(jiǎn)單易行，同時(shí)還顯著降低了相關(guān)程序的成本。

Joule-Thief 技術(shù)完美結(jié)合了 AdaptivEnergy 獨(dú)特的應(yīng)力-偏壓 (stressed-biased) RLP 能量收集束，可將振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成可用的電能。與壓電型能量收集器件相比，RLP 智能能量束 (RLP Smart Energy Beam) 允許超過十倍的應(yīng)力作用于壓電陶瓷，從而產(chǎn)生更多可供系統(tǒng)使用的轉(zhuǎn)換電源。除了直接傳感運(yùn)動(dòng)外，這種多功能的設(shè)計(jì)還可接受來自外部傳感組件的輸入，有助于檢測(cè)橋梁與高層建筑物中的應(yīng)力、工廠設(shè)備的損耗程度、汽車以及其他多種環(huán)境條件下的過熱、危險(xiǎn)化學(xué)品以及不安全狀況等。

基于由 MSP430F2274 微控制器與 CC2500 RF 收發(fā)器所組成芯片組之上的工作智能與通信對(duì) RLP智能能量束與電子收集設(shè)備形成了有益補(bǔ)充，從而使 Joule-Thief 設(shè)計(jì)能夠從電容器中存儲(chǔ)的電荷中獲取盡可能多的處理與傳輸。MSP430 微控制器在工作與待機(jī)模式下?lián)碛袠I(yè)界領(lǐng)先的超低功耗特性，可針對(duì)更出色的低功耗/高性能解決方案實(shí)現(xiàn)不到 1 微秒的快速喚醒。

片上系統(tǒng) (SoC) 與諸如模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、定時(shí)器、比較器以及各種存儲(chǔ)器配置等 MSP430 微控制器外設(shè)的集成，不僅有助于AdaptivEnergy節(jié)省空間并降低電路板成本，同時(shí)還使其能夠構(gòu)建適用于各種環(huán)境智能應(yīng)用的免維護(hù)無線傳感器。TI的 CC2500RF 收發(fā)器在 2.4GHz 范圍內(nèi)運(yùn)行，從而使其正好適用于可靠的低成本數(shù)字無線應(yīng)用。

采用 Joule-Thief 演示套件與 eZ430-RF2055 開發(fā)工具可快速開展工作

AdaptivEnergy 提供的 Joule-Thief 能量收集演示套件包含采用火柴盒大小封裝的 RLP 智能能量束以及收集與存儲(chǔ)電子設(shè)備，使開發(fā)人員可輕松從振動(dòng)中研究能量的收集。此外，AdaptivEnergy 還提供 TI的eZ430-RF2500 微控制器開發(fā)工具，其包括開發(fā)整套無線控制網(wǎng)絡(luò)所需的所有軟硬件以及以 USB 棒狀盒形式配套提供的、針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)編程與調(diào)試的仿真器。通過結(jié)合使用 Joule-Thief 套件與 eZ430-RF2500 微控制器工具，開發(fā)人員可擁有一整套用于設(shè)計(jì)由環(huán)境振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的低成本、低功耗無線傳感器系統(tǒng)。

AdaptivEnergy 已與眾多目前采用 Joule-Thief 設(shè)計(jì)的業(yè)界領(lǐng)先系統(tǒng)開發(fā)商達(dá)成合作協(xié)議，共同研發(fā)將在未來一至兩年內(nèi)面市的高級(jí)傳感應(yīng)用。此外，AdaptivEnergy 還與負(fù)責(zé)為美國(guó)情報(bào)界發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)的 In-Q-Tel 公司達(dá)成戰(zhàn)略協(xié)議。