2011年5月, Silicon Laboratories 推出业界最节能的采用太阳能收集系统供电的无线传感器节点解决方案。这项新的参考设计使开发人员能实现自维持的、超低功耗的无线传感器网络,适用于家居和楼宇自动化、安全系统、工业控制应用、医疗监视装置、财产跟踪系统以及基础设施和农业监视系统。
近十年来,能量收集装置的市场保持着指数级增长。 IDTechEx预测到2019年将有超过100亿的能量收集装置推向市场 – 这是2009年5亿出货量的20倍。虽然采用能量收集系统供电已经存在多年,但是在以超低功耗实现无线感应节点上,开发人员仍面临许多挑战。Silicon Labs公司通过创建基于其Si10xx无线微控制器(MCU)产品系列的无线能量收集系统克服了这些设计挑战。该设计方案是业内最节能的单芯片MCU和无线收发器解决方案,能够以超低功耗实现控制和无线界面功能。
Silicon Labs公司完整的能量收集参考设计包括无线网络和USB软件,以及完整的RF布局、物料清单(BOM)、原理图和Gerber文件的电路设计。该设计由三个部分组成:
• 一个太阳能供电的无线传感器节点,用于测量温度、亮度和充电量。使用一颗Si10xx无线MCU来控制传感器系统和无线传输数据,一块薄膜电池用于储存收集的能量。
• 一个无线USB适配器,用于连接传感器节点到PC端以显示感测数据;该适配器由Silicon Labs公司的Si4431 EZRadioPRO®收发器和运行USB-HID类软件和EZMac®无线协议栈软件的MCU组成。
• 一个无线传感器网络图形用户界面(GUI),用于显示多达四个传感器节点的数据。
能量收集参考设计中使用的薄膜电池具有0.7mAh的容量,在日光直射下,电池仅需2个小时即可充满电;而在休眠模式下,无线传感器节点能维持供电7,000小时。若无线系统不间断发射,可持续供电3个小时,然而薄膜电池会不断的自行充电,维持一定电量以避免完全断电。
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