Penuaian tenaga Rf

Terdapat banyak peranti tanpa wayar yang berfungsi di seluruh dunia yang menjadikan kehidupan orang mudah dan selesa dalam banyak cara, tetapi semua peranti wayarles ini perlu dicas berulang kali untuk menggunakannya. Tetapi bagaimana jika, kita dapat menggunakan frekuensi radio yang sama yang memindahkan data, untuk mengecas peranti. Teknologi ini akan mengurangkan atau menghilangkan penggunaan bateri untuk menghidupkan litar di dalam peranti. Ideanya adalah untuk mendapatkan tenaga dari frekuensi radio menggunakan antena dan bukannya menjana tenaga dari gerakan atau tenaga suria. Artikel ini akan membincangkan Pengambilan Tenaga RF secara terperinci.

Bagaimanakah Penuaian Tenaga RF berfungsi?

Terdapat banyak sumber RF yang ada tetapi yang penting untuk difahami pertama adalah, Bagaimana cara menukar RF menjadi tenaga atau elektrik ? Prosesnya cukup mudah, sama seperti proses biasa antena menerima isyarat. Oleh itu, marilah kita memahami proses penukaran menggunakan gambarajah ringkas.

Sumber (boleh berupa mana-mana peranti atau litar elektronik) yang menghantar isyarat RF dan litar aplikasi, yang mempunyai litar terbina dalam untuk penukaran tenaga, menerima RF, yang kemudian menyebabkan perbezaan potensi sepanjang antena dan membuat pergerakan cas pembawa melalui antena. Pembawa cas bergerak ke litar penukaran RF ke DC iaitu cas kini ditukar menjadi arus DC menggunakan litar yang disimpan dalam kapasitor buat sementara waktu. Kemudian menggunakan litar Power Conditioning, tenaga diperkuat atau ditukar kepada nilai berpotensi seperti yang dikehendaki oleh beban.

Terdapat banyak sumber yang menghantar isyarat RF seperti stesen satelit, stesen radio, internet tanpa wayar. Setiap aplikasi yang mempunyai litar pengambilan tenaga RF yang disertakan dengannya, akan menerima isyarat dan menukarnya menjadi elektrik.

Proses penukaran bermula apabila antena penerima menerima isyarat dan menyebabkan perbezaan potensi sepanjang panjang antena yang selanjutnya membuat pergerakan pada pembawa muatan antena. Pembawa cas ini dari antena bergerak ke litar pencocokan impedans yang disambungkan melalui wayar. The rangkaian padanan impedans (IMN) memastikan bahawa pemindahan kuasa dari antena (sumber RF) kepada Penerus / Voltan Multiplier (Beban) adalah maksimum. Impedansi dalam rangkaian RF sama pentingnya dengan rintangan dalam litar DC untuk pemindahan daya yang optimum antara sumber dan beban.

Sinyal RF yang diterima pada antena mempunyai bentuk gelombang sinusoidal iaitu merupakan isyarat AC dan perlu ditukar menjadi isyarat DC. Setelah melalui IMN, penyearah atau rangkaian pengganda voltan membetulkan dan menguatkan isyarat mengikut keperluan aplikasi. Litar penerus bukan gelombang separuh, gelombang penuh atau penyearah jambatan sebaliknya litar pengganda voltan (penerus khas) yang membetulkan isyarat dan juga meningkatkan isyarat yang diperbaiki berdasarkan keperluan aplikasi.

Tenaga elektrik yang ditukarkan dari AC ke DC menggunakan pengganda voltan bergerak ke litar pengurusan kuasa yang menggunakan kapasitor atau bateri untuk menyimpan elektrik dan membekalkannya ke beban (aplikasi) bila diperlukan.

Apa itu s

Seperti disebutkan sebelumnya, ada banyak perangkat yang menggunakan sinyal RF yang berarti akan ada banyak sumber untuk menerima sinyal RF untuk mengambil tenaga.

Sumber RF yang boleh digunakan sebagai sumber tenaga adalah:

Stesen Radio: Lama tetapi layak, stesen radio sentiasa mengeluarkan isyarat RF yang boleh digunakan sebagai sumber tenaga.
Stesen TV: Ini juga sumber lama tetapi layak yang menghantar isyarat 24/7 dan dianggap sebagai sumber tenaga yang baik.
Telefon Bimbit & Stesen Pangkalan: Berbilion telefon bimbit dan stesen pangkalannya memancarkan isyarat RF yang hasilnya merupakan sumber tenaga yang baik.
Rangkaian tanpa wayar: Terdapat sebilangan router Wi-Fi dan peranti tanpa wayar yang terdapat di mana-mana dan mereka juga harus dianggap sebagai sumber yang baik untuk mendapatkan tenaga dari RF.

Ini adalah alat utama yang terdapat di seluruh dunia yang merupakan sumber utama RF yang boleh digunakan untuk menuai tenaga iaitu menjana tenaga elektrik.

Aplikasi Praktikal Penuaian Tenaga Radio

Beberapa aplikasi Energy Harvester menggunakan sistem RF disenaraikan di bawah:

Kad RFID: Teknologi RFID (Radio Frequency Identification) menggunakan konsep Energy Harvesting yang mengenakan 'Tag' nya dengan menerima isyarat RF dari pembaca RFID itu sendiri. Aplikasi ini dapat dilihat di Mal, Metros, Stesen Keretapi, Industri, Kolej, dan banyak tempat lain.
Penyelidikan atau Penilaian: Syarikat Powercast telah melancarkan papan penilaian- "P2110 Eval board" yang dapat digunakan untuk tujuan penyelidikan atau untuk penilaian beberapa aplikasi baru yang mempertimbangkan kekuatan yang diperlukan dan diterima dan perubahan yang harus dilakukan setelah penilaian.

Selain dari aplikasi praktikal ini, terdapat banyak bidang di mana teknologi Penuaian Tenaga dapat digunakan seperti dalam Pemantauan Industri, industri Pertanian, dll.

Batasan Penuaian Tenaga RF

Dengan aplikasi yang baik dan sejumlah kelebihan, ada juga beberapa kekurangan dan keburukan ini disebabkan oleh batasan yang ada dalam perkara tersebut.

Jadi batasan untuk sistem pengambilan tenaga RF adalah:

Ketergantungan: Satu-satunya kebergantungan sistem pengambilan tenaga RF adalah kualiti isyarat RF yang diterima. Nilai RF dapat dikurangkan akibat perubahan atmosfera atau rintangan fizikal dan dapat menahan transmisi sinyal RF, menghasilkan daya rendah sebagai output.
Kecekapan: Oleh kerana litar terdiri daripada komponen elektronik yang kehilangan fungsinya dengan masa dan memberikan hasil yang buruk jika tidak diubah dengan sewajarnya. Akibatnya, ini akan mempengaruhi kecekapan sistem secara keseluruhan dan memberikan hasil yang tidak wajar.
Kerumitan: Penerima sistem perlu dirancang berdasarkan aplikasinya dan rangkaian penyimpanan kuasa, yang menjadikannya lebih kompleks untuk dibina.
Kekerapan: Segala litar atau peranti yang dirancang untuk menerima isyarat RF untuk mendapatkan tenaga boleh dirancang untuk mengoperasikan hanya satu jalur frekuensi dan tidak berganda. Jadi, ia hanya terhad pada spektrum jalur itu.
Masa Pengecasan: Output kuasa maksimum dari penukaran adalah dalam miliwatt atau mikro watt. Jadi, daya yang diperlukan oleh aplikasi akan memerlukan masa yang lama untuk dihasilkan.

Terlepas dari batasan ini, Penuaian Tenaga menggunakan Frekuensi Radio (RF) mempunyai banyak kelebihan sebagai akibatnya ia mempunyai aplikasi dalam Industri Automasi, Pertanian, IOT, Industri Penjagaan Kesihatan, dll.

Perkakasan Pengambilan Tenaga RF terdapat di pasaran

Perkakasan yang terdapat di pasaran yang menyokong Penuaian Tenaga Frekuensi Radio adalah:

Powercast P2110B: Syarikat Powercast telah melancarkan P2110B yang dapat digunakan untuk penilaian dan juga untuk penggunaan berdasarkan aplikasi.

Permohonan:
- Sensor wayarles tanpa bateri
  - Pemantauan Industri
  - Grid Pintar
  - Pertahanan
  - Automasi bangunan
  - Gas minyak
- Pengisian semula bateri
  - Sel duit syiling
  - Sel filem nipis
- Elektronik kuasa rendah

Ciri-ciri:
- Kecekapan penukaran yang tinggi
- Menukar isyarat RF tahap rendah yang membolehkan aplikasi jarak jauh
- Output voltan terkawal hingga 5.
- Hingga 50mA output semasa
- Petunjuk kekuatan isyarat yang diterima
- Julat operasi RF yang luas
- Operasi turun ke -12 dBm input
- Diatur semula secara luaran untuk kawalan mikropemproses
- Julat suhu industri
- Mematuhi RoHS

Powercast P1110B: Sama seperti P2110B, Powercast P1110B mempunyai ciri dan aplikasi berikut.

Ciri-ciri:
- Kecekapan penukaran tinggi,> 70%
- Penggunaan kuasa rendah
- Output voltan yang boleh dikonfigurasikan untuk menyokong pengisian semula bateri Li-ion dan alkali
- Operasi dari 0V untuk menyokong pengisian kapasitor
- Petunjuk kekuatan isyarat yang diterima
- Julat operasi yang luas
- Operasi turun hingga -5 dBm kuasa input
- Julat suhu industri
- Mematuhi RoHS

Permohonan:
- Sensor tanpa wayar
  - Pemantauan Industri
  - Grid Pintar
  - Pemantauan Kesihatan Struktur
  - Pertahanan
  - Automasi bangunan
  - Pertanian
  - Gas minyak
  - Perkhidmatan yang mengetahui lokasi
- Pencetus tanpa wayar
- Elektronik kuasa rendah.

Ini adalah dua alat penuaian tenaga berasaskan RF yang terdapat di pasaran dan dikembangkan oleh syarikat Powercast.

Penggunaan Penuaian Tenaga RF dalam Aplikasi IOT

Dengan populariti Internet of Things (IoT) yang semakin meningkat dalam automasi peranti elektronik, aplikasi IoT sedang dikembangkan untuk kediaman dan industri, yang berpotensi kekal bertenaga selama bertahun-tahun menunggu pencetus. Dengan kemampuan pengambilan tenaga, alat tersebut secara harfiah dapat mengeluarkan tenaga dari udara untuk mengisi semula bateri mereka sendiri atau mengambil tenaga yang mencukupi dari persekitaran sehingga bateri mungkin tidak memerlukan sumber kuasa luaran untuk dicas. Sensor berkuasa sendiri seperti itu sekarang disebut sebagai " kuasa sifar"sensor tanpa wayar kerana kemampuannya menyediakan data sensor secara langsung di awan IoT, menggunakan pintu masuk tanpa wayar tanpa sumber tenaga yang jelas. Dengan mendapatkan tenaga dari sumber tenaga RF yang tersedia, generasi baru peranti tanpa wayar berkuasa rendah (ULP), seperti sensor IoT, dapat dikembangkan untuk aplikasi penyelenggaraan rendah seperti pemantauan jarak jauh.

Pengambilan tenaga dianggap seperti teknologi "pendamping" untuk komunikasi tanpa wayar kerana ia dapat membolehkan jangka hayat bateri yang lebih lama untuk peranti mudah alih dan kemungkinan operasi bebas bateri untuk beberapa peranti elektronik.