Pag-aani ng enerhiya ng Rf

Maraming mga wireless device na gumagana sa buong mundo na ginagawang madali at komportable ang buhay ng mga tao sa maraming paraan, ngunit ang lahat ng mga aparatong wireless na ito ay kinakailangan na singilin muli at muli upang magamit ang mga ito. Ngunit paano kung, maaari naming magamit ang parehong dalas ng radyo na naglilipat ng data, upang singilin ang mga aparato. Ang teknolohiyang ito ay magbabawas o magtanggal sa paggamit ng mga baterya para sa pagpapatakbo ng circuit sa loob ng aparato. Ang ideya ay upang mag- ani ng enerhiya mula sa dalas ng radyo gamit ang mga antena sa halip na bumuo ng enerhiya mula sa paggalaw o enerhiya sa araw. Tatalakayin ng artikulong ito nang detalyado ang RF Energy Harvesting.

Paano gumagana ang RF Energy Harvesting?

Maraming mapagkukunan ng RF na magagamit ngunit ang mahalagang bagay na mauunawaan muna ay, Paano i-convert ang RF sa enerhiya o kuryente ? Ang proseso ay medyo simple, ito ay tulad ng normal na proseso ng isang antena na tumatanggap ng isang senyas. Kaya, ipaalam sa amin na maunawaan ang proseso ng conversion gamit ang isang simpleng diagram.

Ang pinagmulan (maaaring maging anumang aparato o elektronikong circuit na) ay nagpapadala ng mga signal ng RF at ang circuit ng aplikasyon, na mayroong isang built in circuit para sa conversion ng enerhiya, ay tumatanggap ng RF, na kung saan ay sanhi ng isang potensyal na pagkakaiba sa haba ng antena at lumilikha ng isang kilusan ng singilin ang mga carrier sa pamamagitan ng antena. Ang mga tagadala ng singil ay lumipat sa circuit ng conversion ng RF sa DC ibig sabihin, ang singil ngayon ay nai-convert sa kasalukuyang DC gamit ang circuit na pansamantalang nakaimbak sa capacitor. Pagkatapos ay gamit ang Power Conditioning circuit, ang enerhiya ay pinalakas o na-convert sa potensyal na halaga na nais ng pag-load.

Maraming mga mapagkukunan na nagpapadala ng mga signal ng RF tulad ng mga istasyon ng satellite, istasyon ng radyo, wireless internet. Ang anumang aplikasyon na may circuit ng RF na nakakakuha ng enerhiya ay nakakabit dito, ay makakatanggap ng signal at i-convert ito sa kuryente.

Nagsisimula ang proseso ng conversion kapag ang tumatanggap ng antena ay tumatanggap ng signal at nagdudulot ng isang potensyal na pagkakaiba sa haba ng antena na kung saan ay karagdagang paggalaw sa mga carrier ng singil ng antena. Ang mga nagdadala ng singil na ito mula sa antena ay lumipat sa impedance matching circuit na konektado sa mga wire. Ang impedance matching network (IMN) tinitiyak na ang kapangyarihan transfer mula sa antena (RF source) sa Rectifier / Boltahe Multiplier (load) ay ang pinakamataas. Ang impedance sa isang RF circuit ay kasing halaga ng paglaban sa DC circuit para sa pinakamabuting kalagayan na paglipat ng kuryente sa pagitan ng pinagmulan at karga.

Ang signal ng RF na natanggap sa antena ay mayroong sinusoidal waveform ie ay isang AC signal at kailangang i-convert sa DC signal. Matapos dumaan sa IMN, ang rectifier o boltahe multiplier circuit ay nagtuwid at nagpapalaki ng signal ayon sa pangangailangan ng aplikasyon. Ang circuit ng pagwawasto ay hindi isang kalahating alon, full-wave o isang tulay na tagatama sa halip ito ay isang volt multiplier (isang espesyal na rectifier) ​​na circuit na nagtatama ng signal at nagpapalakas din ng naituwid na signal batay sa kinakailangan ng aplikasyon.

Ang kuryente ay na-convert mula sa AC patungong DC gamit ang isang boltahe ng multiplier na gumagalaw sa circuit ng pamamahala ng kuryente na gumagamit ng isang kapasitor o baterya upang maiimbak ang kuryente at ibigay ito sa pag-load (aplikasyon) kahit kailan kinakailangan.

Ano ang mga s

Tulad ng nabanggit kanina, maraming mga aparato na gumagamit ng mga signal ng RF nangangahulugan ito na maraming mga mapagkukunan para sa pagtanggap ng signal ng RF para sa pag-aani ng enerhiya.

Ang mga mapagkukunan ng RF na maaaring magamit bilang mapagkukunan ng enerhiya ay:

• Mga Istasyon ng Radyo: Luma ngunit karapat-dapat, ang mga istasyon ng radyo ay regular na naglalabas ng mga signal ng RF na maaaring magamit bilang mapagkukunan ng enerhiya.
• Mga Istasyon ng TV: Ito rin ay isang luma ngunit karapat-dapat na mapagkukunan na nagpapadala ng mga signal ng 24/7 at isinasaalang-alang bilang isang mahusay na mapagkukunan ng enerhiya.
• Mga Mobile Phones at Base Stations: Bilyun-bilyong mga mobile phone at ang kanilang mga base station na nagpapalabas ng mga signal ng RF na bilang isang resulta, ay isang mahusay na mapagkukunan ng enerhiya.
• Mga wireless network: Mayroong isang bilang ng mga Wi-Fi router at mga wireless device na naroroon kahit saan at dapat din silang isaalang-alang bilang isang mahusay na mapagkukunan para sa pag-aani ng enerhiya mula sa RF.

Ito ang mga pangunahing aparato na naroroon sa buong mundo na kung saan ay ang mga pangunahing mapagkukunan ng RF na maaaring magamit upang umani ng enerhiya ie makabuo ng elektrikal na enerhiya.

Praktikal na Aplikasyon ng Harvesting ng Enerhiya ng Radyo

Ang ilan sa mga aplikasyon ng Energy Harvester na gumagamit ng RF system ay nakalista sa ibaba:

• Mga RFID Card: Ang teknolohiya ng RFID (Radio Frequency Identification) ay gumagamit ng konsepto ng Energy Harvesting na naniningil ng 'Tag' nito sa pamamagitan ng pagtanggap ng signal ng RF mula mismo sa RFID reader. Ang application ay maaaring makita sa Malls, Metros, Train Stations, Industries, Colleges, at maraming iba pang mga lugar.
• Pananaliksik o Pagsusuri: Ang Company Powercast ay naglunsad ng isang board ng pagsusuri- "P2110 Eval board" na maaaring magamit para sa mga layunin ng pagsasaliksik o para sa mga pagsusuri ng ilang mga bagong aplikasyon na isinasaalang-alang ang kinakailangan at natanggap na lakas at mga pagbabago na magagawa pagkatapos ng pagsusuri.

Bukod sa mga praktikal na application na ito, maraming mga larangan kung saan maaaring magamit ang teknolohiya ng Energy Harvesting tulad ng Industrial Monitoring, industriya ng Agrikultura, atbp.

Mga limitasyon ng RF Energy Harvesting

Sa mahusay na mga application at isang bilang ng mga kalamangan, mayroong ilang mga kawalan din at ang mga disadvantages na ito ay sanhi dahil sa umiiral na limitasyon sa bagay na iyon.

Kaya ang mga limitasyon para sa sistema ng pag-aani ng enerhiya ng RF ay:

• Pagsalig: Ang tanging pagpapakandili ng sistema ng pag-aani ng enerhiya ng RF ay ang natanggap na kalidad ng signal ng RF. Ang halaga ng RF ay maaaring mabawasan dahil sa mga pagbabago sa atmospera o pisikal na mga hadlang at maaaring labanan ang paghahatid ng signal ng RF, na magreresulta sa mababang lakas bilang output.
• Kahusayan: Dahil ang circuit ay binubuo ng mga elektronikong sangkap na nawalan ng pag-andar sa oras at nagbibigay ng mahinang mga resulta kung hindi nabago nang naaayon. Bilang isang resulta, makakaapekto ito sa kahusayan ng system bilang isang buo at magbigay ng hindi tamang output bilang kapalit.
• Pagiging kumplikado: Ang tagatanggap para sa system ay kinakailangan upang idisenyo batay sa mga aplikasyon nito at ang circuit ng imbakan ng kuryente, na ginagawang mas kumplikado ang pagbuo.
• Dalas: Ang anumang circuit o aparato na idinisenyo upang makatanggap ng isang senyas ng RF upang umani ng enerhiya ay maaaring idisenyo upang mapatakbo ang isang frequency band lamang at hindi maramihang. Kaya, limitado lamang ito sa band spectrum.
• Oras ng Pagsingil: Ang maximum na output ng kuryente mula sa conversion ay nasa milliwatts o microwatts. Kaya, ang kinakailangang lakas ng aplikasyon ay kailangan ng mahabang oras upang makabuo.

Bukod sa mga limitasyong ito, ang Energy Harvesting na gumagamit ng Radio Frequency (RF) ay may maraming mga pakinabang bilang isang resulta kung saan mayroon itong aplikasyon sa Automation Industry, Agrikultura, IOT, Healthcare Industry, atbp.

Magagamit ang RF Energy Harvesting Hardware sa merkado

Ang hardware na magagamit sa merkado na sumusuporta sa Radio Frequency Energy Harvesting ay:

• Powercast P2110B: Ang kumpanya na Powercast ay naglunsad ng P2110B na maaaring magamit para sa pagsusuri pati na rin para sa paggamit na batay sa aplikasyon.

• Mga Aplikasyon:
  • Walang mga baterya na wireless sensor
    • Pang-industriya na Pagsubaybay
    • Smart Grid
    • Pagtatanggol
    • Pag-aautomat ng gusali
    • Langis at Gas
  • Recharging ng baterya
    • Mga cell ng barya
    • Manipis na mga cell ng pelikula
  • Mababang kapangyarihan electronics

• Mga Tampok:
  • Mataas na kahusayan ng conversion
  • Nag-convert ng mababang signal ng RF signal na nagbibigay-daan sa mga application na pang-malayuan
  • Naayos ang output ng boltahe hanggang 5.
  • Hanggang sa 50mA kasalukuyang output
  • Natanggap na tagapagpahiwatig ng lakas ng signal
  • Malawak na saklaw ng pagpapatakbo ng RF
  • Ang pagpapatakbo pababa sa -12 dBm input
  • Panlabas na maaaring i-reset para sa kontrol ng microprocessor
  • Saklaw ng temperatura ng industriya
  • Sumusunod ang RoHS

• Powercast P1110B: Katulad ng P2110B, ang Powercast P1110B ay may mga sumusunod na tampok at application.

• Mga Tampok:
  • Mataas na kahusayan ng conversion,> 70%
  • Mababang pagkonsumo ng kuryente
  • Maaaring i-configure ang output ng boltahe upang suportahan ang Li-ion at Alkaline baterya na muling pagsingil
  • Ang operasyon mula sa 0V upang suportahan ang pagsingil ng capacitor
  • Natanggap na tagapagpahiwatig ng lakas ng signal
  • Malawak na saklaw ng pagpapatakbo
  • Ang pagpapatakbo pababa sa -5 dBm lakas ng pag-input
  • Saklaw ng temperatura ng industriya
  • Sumusunod sa RoHS

• Mga Aplikasyon:
  • Mga wireless sensor
    • Pang-industriya na Pagsubaybay
    • Smart Grid
    • Pagsubaybay sa Kalusugan ng Structural
    • Pagtatanggol
    • Pag-aautomat ng gusali
    • Agrikultura
    • Langis at Gas
    • Mga serbisyo na may kamalayan sa lokasyon
  • Wireless gatilyo
  • Mababang kapangyarihan electronics.

Ito ang dalawang aparato na nakukuha sa enerhiya na batay sa RF na magagamit sa merkado at binuo ng kumpanya na Powercast.

Paggamit ng RF Energy Harvesting sa IOT Applications

Sa lumalaking kasikatan ng Internet of Things (IoT) sa pag-aautomat ng mga elektronikong aparato, ang mga aplikasyon ng IoT ay binuo para sa mga tahanan at industriya, na maaaring manatiling pinapatakbo nang maraming taon sa paghihintay ng isang gatilyo. Sa kakayahan sa pag-aani ng enerhiya, ang mga naturang aparato ay maaaring literal na kumuha ng enerhiya mula sa hangin upang muling magkarga ng kanilang sariling mga baterya o umani ng sapat na enerhiya mula sa kapaligiran upang ang isang baterya ay maaaring hindi kahit na mangailangan ng anumang panlabas na mapagkukunan ng kuryente upang singilin. Ang mga nasabing self-powered sensor ay karaniwang tinutukoy bilang " zero-power"mga wireless sensor para sa kanilang kakayahang magbigay ng data ng sensor nang direkta sa isang cloud ng IoT, gamit ang isang wireless gateway na walang maliwanag na mapagkukunan ng enerhiya. Sa pamamagitan ng pag-aani ng kuryente mula sa magagamit na mga mapagkukunan ng enerhiya ng RF, isang bagong henerasyon ng mga ultra-low-power (ULP) na mga wireless na aparato, tulad ng mga sensor ng IoT, ay maaaring mabuo para sa mga aplikasyon na mababa ang pagpapanatili tulad ng malayuang pagsubaybay.

Ang pag-aani ng enerhiya ay itinuturing na katulad ng isang "kasamang" teknolohiya sa mga wireless na komunikasyon dahil maaari nitong paganahin ang pinalawig na buhay ng baterya para sa mga mobile device at posibleng operasyon na walang baterya para sa ilang mga elektronikong aparato.