如何使用能量采集的高可靠性工业控制环境

Spansion公司MB39C831的图

图3：MB39C831跟踪源的最佳功率点为最有效的能量转换。

有可能使用低电压设计(图3)，以启动从0.35诉该设备适应其中的单细胞的太阳能电池被视为输入的应用程序，并提供为3.0V至5.0 V的输出与41微安静态电流传感器节点的电源。该装置的一个主要特征是，它通过使用脉冲频率模式(PFM)和脉冲宽度模式(PWM)转换之间自动切换优化功率转换的效率低输出功率期间。

这种适应性措施也有助于其他能源，如热能。这可以用来在工厂车间从热的差异产生动力。热机如莱尔德WPG-1可以提供高达1.5毫瓦可用输出功率，并能处理范围广泛的负载电阻(如图4)。一个超低电压升压转换器被结合到下20°K提供可用输出功率为低的温度差异。输出功率可以被调节，以适应三个电压设置点：3.3伏，4.1伏或5.0 V至该传感器节点的电源或甚至更大的设备。

的单元是收割废热，并将其转换为可使用的输出DC功率无线传感器网络的自包含薄膜热电发电机。对于不同的热差异或输出电压，定制设计服务，可容纳备用吸热和散热机制。

莱尔德WPG-1热机电流输出的图像

图4：根据温度差莱尔德WPG-1热机的电流输出。

进一步增强了能量采集源的可靠性的一种方法是使用一个电容器组收集的能量之前，要么使用或存储在本地电池。从先进的线性器件EH300 / EH301系列EPAD能量采集模块可以接受的能源来自众多来源提供传统的3.3 V和5.0 V输出与低功耗间歇工作周期采样的数据或状态的监测，以及极端的寿命要求的应用。这些模块是完全自供电，总是处于活动模式，这样他们可以接受的瞬时输入电压范围从0.0 V至+/- 500伏交流或直流，并且输入电流从200 nA至400毫安从产生电能量收集源能在任何一个稳定或间歇性和不规则的方式与不同的源阻抗。

EH300模块的高级线性器件图像

图5：从先进的线性器件EH300模块使用电容器组从各种能量采集源提供一个始终保持接通电源管理。

每个模块设置两个电源电压阈值+ V_low DC和+ V_high直流之间进行操作，对应于最小(VL)和最大值(VH)的电源电压为传感器节点。

当能量源开始能量转换成一个模块，作为电荷脉冲的输入端注入，这些电荷包被收集，积累和存储到内部存储电容器组。对于最常见的能量采集应用中，电能电荷分组到达的输入电压尖峰是不受控制的和不可预测的形式。通常，这些涵盖广泛的电压，电流和时间波形的，它可以是很难处理。作为一个例子，在4分钟内以10微安的平均输入电流以仅仅1.0微安的平均输入电流的EH300模块罐周期和40分钟内。

结论

能量收获可将功率传递到传感器网络而不通过电源电缆的限制的有效方法。放置到需要的地方，并且通过设备的振动或以上的供电的灯，在该地方的传感器可以是一种创新的方式来获得非常有用的数据，以确保工厂系统可靠地运行。加充电电池延伸的维修和更换周期急剧并提供一种灵活的和有效的方式经由无线传感器网络可靠地监测设备。