Rf energi skörd

Det finns många trådlösa enheter som arbetar över hela världen vilket gör människors liv enkelt och bekvämt på många sätt, men alla dessa trådlösa enheter behövs för att laddas om och om igen för att använda dem. Men vad händer om vi kan använda samma radiofrekvens som överför data för att ladda enheterna. Denna teknik skulle minska eller utelämna användningen av batterier för att driva kretsen inuti enheten. Tanken är att skörda energi från radiofrekvensen med hjälp av antennerna istället för att generera energi från rörelse eller solenergi. Denna artikel skulle diskutera RF Energy Harvesting i detalj.

Hur fungerar RF Energy Harvesting?

Det finns många RF-källor tillgängliga, men det viktigaste att förstå först är hur man konverterar RF till energi eller elektricitet ? Processen är ganska enkel, den är precis som den normala processen för en antenn som tar emot en signal. Så låt oss förstå processen för omvandling med ett enkelt diagram.

Källan (kan vara vilken enhet eller elektronisk krets som helst) som sänder RF-signaler och applikationskretsen, som har en inbyggd krets för energiomvandling, tar emot RF, som sedan orsakar en potentiell skillnad över längden på antennen och skapar en rörelse av ladda bärare genom antennen. Laddningsbärarna flyttar till RF till DC-omvandlingskretsen, dvs. laddningen omvandlas nu till likström med användning av kretsen som tillfälligt lagras i kondensatorn. Sedan använder du Power Conditioning-kretsen, förstärks eller omvandlas energin till det potentialvärde som önskas av belastningen.

Det finns många källor som sänder RF-signaler som satellitstationer, radiostationer, trådlöst internet. Alla applikationer som har RF-energiupptagningskrets ansluten, skulle ta emot signalen och konvertera den till el.

Omvandlingsprocessen börjar när den mottagande antennen tar emot signalen och orsakar en potentialskillnad över antennens längd vilket ytterligare gör en rörelse i antennens laddningsbärare. Dessa laddningsbärare från antennen rör sig till impedansmatchningskretsen som är ansluten via ledningarna. Det impedansanpassande nätverket (IMN) ser till att effektöverföringen från antennen (RF-källan) till Likriktare / Spänning Multiplier (Load) är maximal. Impedansen i en RF-krets är lika viktig som motstånd i DC-kretsen för optimal effektöverföring mellan källan och belastningen.

RF-signalen som tas emot vid antennen har en sinusformad vågform, dvs är en växelströmssignal och måste konverteras till likströmssignal. Efter att ha passerat IMN, korrigerar likriktaren eller spänningsmultiplikatorkretsen och förstärker signalen enligt applikationsbehovet. Likriktarkretsen är inte en halvvåg, helvåg eller en brygglikriktare istället är den en spänningsmultiplikator (en speciell likriktare) krets som korrigerar signalen och förstärker den korrigerade signalen baserat på applikationskravet.

El som omvandlas från växelström till likström med hjälp av en spänningsmultiplikator flyttas till strömhanteringskretsen som använder en kondensator eller ett batteri för att lagra elen och levererar den till lasten (applikationen) när det behövs.

Vad är s

Som nämnts tidigare finns det många enheter som använder RF-signaler, det betyder att det skulle finnas många källor för att ta emot RF-signalen för att skörda energin.

RF-källor som kan användas som energikälla är:

• Radiostationer: Gamla men värda, radiostationerna avger regelbundet RF-signaler som kan användas som energikälla.
• TV-stationer: Även detta är en gammal men värdig källa som skickar signaler dygnet runt och anses vara en bra energikälla.
• Mobiltelefoner och basstationer: Miljarder mobiltelefoner och deras basstationer avger RF-signaler som ett resultat är en bra energikälla.
• Trådlösa nätverk: Det finns ett antal Wi-Fi-routrar och trådlösa enheter överallt och de bör också ses som en bra källa för att skörda energi från RF.

Det här är de viktigaste enheterna som finns över hela världen, vilka är de viktigaste källorna till RF som kan användas för att skörda energi, dvs. generera elektrisk energi.

Praktiska tillämpningar av radioenergiskörd

Några av tillämpningarna av Energy Harvester med RF- system listas nedan:

• RFID-kort: RFID-tekniken (Radio Frequency Identification) använder begreppet Energy Harvesting som laddar sin "Tag" genom att ta emot RF-signalen från RFID-läsaren själv. Applikationen kan ses i köpcentra, tunnelbanor, tågstationer, industrier, högskolor och många andra platser.
• Forskning eller utvärdering: Företaget Powercast har lanserat en utvärderingstavla - ”P2110 Eval board” som kan användas för forskningsändamål eller för utvärderingar av några nya applikationer med tanke på den erforderliga och mottagna effekten och ändringar som ska göras efter utvärderingen.

Bortsett från dessa praktiska tillämpningar finns det många områden där teknik för skörd av energi kan användas som inom industriell övervakning, jordbruksindustri etc.

Begränsningar av RF-skörd

Med bra applikationer och ett antal fördelar finns det också några nackdelar och dessa nackdelar orsakas på grund av den befintliga begränsningen i den saken.

Så begränsningarna för RF-skördesystem är:

• Beroende: Det enda beroendet av RF-energiupptagningssystemet är den mottagna RF-signalkvaliteten. RF-värdet kan minskas på grund av atmosfäriska förändringar eller fysiska hinder och kan motstå överföringen av RF-signalen, vilket resulterar i låg effekt som utgång.
• Effektivitet: Eftersom kretsen består av elektroniska komponenter som förlorar sin funktion med tiden och ger dåliga resultat om de inte ändras i enlighet därmed. Som ett resultat skulle detta påverka systemets effektivitet som helhet och ge felaktig utbyte i utbyte.
• Komplexitet: Mottagaren för systemet behövs för att utformas baserat på dess applikationer och strömlagringskretsen, vilket gör det mer komplext att bygga.
• Frekvens: Alla kretsar eller enheter som är konstruerade för att ta emot en RF-signal för att skörda energi kan utformas för att endast använda ett frekvensband och inte flera. Så det är bara begränsat till det bandspektrumet.
• Laddningstid: Den maximala effekten från omvandlingen är i milliwatt eller mikrovatt. Så, den erforderliga kraften av applikationen skulle behöva lång tid att producera.

Bortsett från dessa begränsningar har Energy Harvesting med hjälp av radiofrekvens (RF) många fördelar, vilket resulterar i att den har tillämpning inom automationsindustrin, jordbruket, IOT, vårdindustrin etc.

RF Energy Harvesting Hardware finns på marknaden

Maskinvaran som finns på marknaden och som stöder radiofrekvensenergiskörd är:

• Powercast P2110B: Företaget Powercast har lanserat P2110B som kan användas för utvärdering såväl som för applikationsbaserad användning.

• Tillämpningar:
  • Batterifria trådlösa sensorer
    • Industriell övervakning
    • Smarta elnät
    • Försvar
    • Byggnadsautomation
    • Olja gas
  • Batteriladdning
    • Myntceller
    • Tunnfilmceller
  • Elektronik med låg effekt

• Funktioner:
  • Hög omvandlingseffektivitet
  • Konverterar RF-signaler på låg nivå som möjliggör applikationer med lång räckvidd
  • Reglerad spänningsutgång upp till 5.
  • Upp till 50 mA utgångsström
  • Mottagen signalstyrkaindikator
  • Brett RF-räckvidd
  • Drift ner till -12 dBm-ingång
  • Kan återställas externt för mikroprocessorkontroll
  • Industriellt temperaturområde
  • RoHS-kompatibel

• Powercast P1110B: I likhet med P2110B har Powercast P1110B följande funktioner och applikationer.

• Funktioner:
  • Hög omvandlingseffektivitet,> 70%
  • Låg energiförbrukning
  • Konfigurerbar spänningsutgång för att stödja laddning av Li-ion och alkaliskt batteri
  • Funktion från 0V för att stödja kondensatorladdning
  • Mottagen signalstyrkaindikator
  • Brett arbetsområde
  • Drift ner till -5 dBm ingångseffekt
  • Industriellt temperaturområde
  • RoHS-kompatibelt

• Tillämpningar:
  • Trådlösa sensorer
    • Industriell övervakning
    • Smarta elnät
    • Strukturell hälsoövervakning
    • Försvar
    • Byggnadsautomation
    • Lantbruk
    • Olja gas
    • Platsmedvetna tjänster
  • Trådlös utlösare
  • Elektronik med låg effekt.

Det här är de två RF-baserade energiskördenheterna som finns på marknaden och är utvecklade av företaget Powercast.

Användning av RF Energy Harvesting i IOT-applikationer

Med den växande populariteten för Internet of Things (IoT) inom automatiseringen av elektroniska enheter utvecklas IoT-applikationer för hem och industrier, som potentiellt kan förbli drivna i flera år i väntan på en utlösare. Med energi skörd kapacitet, kan sådana enheter bokstavligen dra energi ur luften för att ladda sina egna batterier eller skörda tillräckligt med energi från miljön så att ett batteri inte ens behöver någon extern strömkälla för att ladda. Sådana självdrivna sensorer kallas nu vanligtvis " nolleffekt"trådlösa sensorer för deras förmåga att tillhandahålla sensordata direkt på ett IoT-moln, med hjälp av en trådlös gateway utan någon uppenbar energikälla. Genom att skörda kraft från tillgängliga RF-energikällor kan en ny generation trådlösa enheter med ultralåg effekt (ULP), som IoT-sensorer, utvecklas för applikationer med lågt underhåll som fjärrövervakning.

Skörd av energi betraktas som en ”följeslagare” -teknologi för trådlös kommunikation, eftersom den kan möjliggöra förlängd batteritid för mobila enheter och möjligen batterifri drift för vissa elektroniska enheter.