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          振動(dòng)為無(wú)線傳感器供電

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          作者: 時(shí)間:2006-10-16 來(lái)源:EDN China 收藏
          通過(guò)諸如802.15.4(及其它類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn))等通信協(xié)議來(lái)通告測(cè)量結(jié)果的傳感器的概念正在日趨普及。該思想的一個(gè)重要內(nèi)容是:這種傳感器的供電方式應(yīng)該有兩種,一是采用電池來(lái)供電,憑借其低功率需求和占空比來(lái)獲得長(zhǎng)久的電池使用壽命;另一種是從環(huán)境中“收獲”或“回收”能量,提取其所需的功率。創(chuàng)業(yè)公司設(shè)計(jì)出了其PMG7發(fā)電機(jī),它能夠從由AC感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備(泵、風(fēng)扇和其它機(jī)械設(shè)備)的振動(dòng)中收集能量,然后釋放出來(lái)為傳感器和收發(fā)器節(jié)點(diǎn)供電。


          公司的發(fā)電機(jī)是機(jī)電式的(不同于壓電式,有些研究人員在回收振動(dòng)能量時(shí)采用的就是這種壓電式原理),其基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)承載一對(duì)永久磁鐵的彈性梁。振動(dòng)使磁鐵產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),而且在這對(duì)磁鐵之間安放了一個(gè)由多匝細(xì)線纏繞而成的線圈。發(fā)電機(jī)中的電路負(fù)責(zé)AC整流,并對(duì)一個(gè)電容器或超級(jí)電容器進(jìn)行充電,電容器本身又為傳感器節(jié)點(diǎn)供電。該設(shè)計(jì)能夠聚集有用的能量值,因?yàn)閺椥粤菏且环N諧振結(jié)構(gòu),它被調(diào)諧至所有AC電動(dòng)機(jī)都會(huì)產(chǎn)生的50Hz~60Hz振動(dòng)頻率。產(chǎn)品的本質(zhì)就是諧振梁的設(shè)計(jì),該彈性梁具有寬的(機(jī)械)帶寬;某一范圍內(nèi)的振動(dòng)頻率將使其產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),而且用戶(hù)無(wú)需把每個(gè)發(fā)電機(jī)調(diào)諧至一個(gè)特定的電動(dòng)機(jī)頻率。雖然有一種機(jī)械頻率調(diào)諧功能,但Perpetuum公司CEO(首席執(zhí)行官)Roy Freeland聲稱(chēng),當(dāng)與“全世界所有用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備的絕大多數(shù)(遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)90%)AC電動(dòng)機(jī)”相連時(shí),PMG7將立即開(kāi)始工作。Freeland認(rèn)為,對(duì)于802.15.4的推廣而言,這樣一種電源是必不可少的 :“例如,您可以看到,當(dāng)(傳感器)這一想法被介紹給工藝工程師的時(shí)候,他們對(duì)之充滿(mǎn)了熱情,但當(dāng)提到‘電池’這個(gè)字眼時(shí),他們的熱情便戛然而止了。我們知道,石油公司在其工作現(xiàn)場(chǎng)是不接受任何形式的電池供電型設(shè)備的?!?BR>
          PMG7發(fā)電機(jī)將從一個(gè)100mg的振級(jí)產(chǎn)生高達(dá)5mW/3.3V的輸出功率。這足以滿(mǎn)足一個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的供電需要,使其能夠周期性地報(bào)告諸如溫度、壓力或向發(fā)電機(jī)供能的相同振動(dòng)的頻譜等傳感器數(shù)據(jù)。來(lái)自美國(guó)的制造商RLW公司已經(jīng)采用該原理來(lái)設(shè)計(jì)其基于加速計(jì)的狀態(tài)監(jiān)控傳感器節(jié)點(diǎn)。目前,它傳送的是用于遠(yuǎn)程分析的原始加速計(jì)頻譜,不過(guò)Perpetuum公司稱(chēng),可提供足夠的能量在傳感器內(nèi)部執(zhí)行FFT并報(bào)告經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)。用戶(hù)可以把一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)用螺栓緊固在電動(dòng)機(jī)、泵或風(fēng)扇外殼上,或者,他們也可以簡(jiǎn)單地臨時(shí)連接一個(gè)磁性線夾,以實(shí)現(xiàn)真正的“即時(shí)傳感器”操作。

          Perpetuum公司的目標(biāo)是在大批量生產(chǎn)之后將價(jià)格控制在100歐元以下。雖然剛上市時(shí)的價(jià)格較高,但Freeland表示:“我們認(rèn)為該產(chǎn)品已經(jīng)具備了與電池供電型替代方案展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力,當(dāng)您把采用電池時(shí)的使用壽命成本以及安排維修人員更換電池的成本考慮在內(nèi)時(shí),就會(huì)體會(huì)到這一點(diǎn)?!?/P>

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