Какие есть альтернативные источники питания для беспроводных датчиков?


13

Я рассчитываю на питание нескольких небольших датчиков с поддержкой Wi-Fi в домашних условиях или в офисе. Поэтому я заинтересован в том, чтобы они заряжались как можно дольше между зарядками.

Очевидно, что дорогой Li-xx аккумулятор будет простым решением, но я также искал более «вдохновленные» альтернативы, такие как термогенераторы Micropelt .

Какие есть другие альтернативы , которые могли бы обеспечить приличное количество энергии в небольшом размере?

Идеи альтернативных беспроводных сетей приветствуются, но я стремлюсь использовать WiFi - в большинстве домов есть сеть WiFi и включенный компьютер - я бы хотел, чтобы дополнительное оборудование было минимальным.

[Есть связанный вопрос о хранении энергии . Мой вопрос касается поколения, и мои потребности довольно специфичны (размер, высокая мощность и т. Д.)


5
Сколько энергии вы ищете? Это действительно будет основным фактором при выборе источника. Учтите, что некоторые системы, такие как TI CC430 (примечание: беспроводной SOC, но не Wi-Fi), могут работать при 1 мкА или менее. С такими токами монетная ячейка будет питать ее годами.
Кевин Вермеер

+1 за использование WiFi. Большинство людей пытаются создать экзотическую сеть, не задумываясь о том, что на самом деле хочет использовать Конечный пользователь.
Густаво Литовский

Ответы:


8

Вы должны указать, о какой среде вы говорите. Большинство методов, о которых я слышал, также используют батареи для хранения энергии, но вы также можете использовать массив суперконденсаторов. Тем не менее, это становится все дороже.

Идеи, которые я видел, успешно использовались в некоторой степени:

Солнечное это первое, но оно требует света. Конечно, подойдет любой свет, даже флуоресцентный. Будет ли он поддерживать питание вашей схемы в течение значительного времени? Зависит от того, где он находится.

Вибрация / Пьезоэлектрическая генерация успешно использовалась для питания датчиков, расположенных под загруженной лестницей. Ключ к занятой лестнице - вообразите нью-йоркское метро или главную лестницу в университете между классами.

Захват электромагнитного излучения - если окружающего электромагнитного излучения много, вы можете потушить антенну, исправить результаты и отрегулировать ее - гул, мощность. Тем не менее, это обычно незаконно делать со значительными источниками. Например, вы можете включить электрическую лампочку, если у вас четверть мили от большой радиоантенны, но в большинстве стран сбор этой мощности запрещен. Это тоже будет замечено.

Как сказал Эндолит, вам, вероятно, понадобится менее энергоемкий модуль. Рассмотрим Zigbee вместо WiFi - он был разработан для использования в устройствах с низким энергопотреблением, которые передают короткие пакеты, а затем останавливаются.

[РЕДАКТИРОВАТЬ] Хорошо, офис / дом / домашний это приложение. Если вы контролируете это значительно, возможно, вы можете изменить его. Скажите, добавив индуктивные зарядные устройства? Я не думаю, что есть много источников энергии в стандартном офисе, кроме солнечной.


1
Лампа на 60 Вт действительно была бы замечена? Какую схему вы используете для сбора энергии от радиовышки?
эндолит

1
Это не сила, которую ВЫ получаете от этого, а сила, которую вы блокируете, передавая всем остальным, что замечено. Это не самый эффективный способ получения энергии, поэтому есть заметная потеря мощности в очень специфическом направлении. Чем ближе вы к башне, тем больше площадь меньшей мощности, тем легче вас найти. Я нашел статью об этом некоторое время назад, я посмотрю, смогу ли я найти ее снова.
AngryEE

Добавил разъяснения по сети и окружению в мой ОП.
Джон Хэдли

3
А как насчет сбора энергии от 60 Гц переменного тока в стенах? Я не думаю, что вы бы взяли достаточно, чтобы вас там заметили ... interactivearchitecture.org/richard-box.html
Кевин Вермеер

1
Как вы можете получить питание от высоковольтных линий?
Скайлер

8

В последнее время Rachel's Electronics публикует информацию о решении Arduino на солнечных батареях для удаленных датчиков.

альтернативный текст

Не уверен, что этого достаточно для питания Wi-Fi. Я бы посмотрел на менее энергоемкую беспроводную связь на вашем месте. Вы действительно отправляете 10 Мбит / с? Или вам просто нужно несколько кбит в час?


Добавил разъяснения по сети и окружению в мой ОП.
Джон Хэдли

1
Кроме того, только придирчив, потому что этот сайт молодой, но действительно ли картина нужна? Это не добавляет ничего полезного ... Полезная ссылка :)
Джон Хэдли

4
@Jon: так и есть. Я учусь и вижу вещи бесценны.
Стефано Борини

3
Он показывает размер солнечного элемента и печатной платы (что было частью вопроса), количество компонентов и т. Д.
эндолит

Есть ли достаточно дешевый USB-ключ для XBee? Сам XBee стоил 20 долларов, если я правильно помню, а микроконтроллер PCB и USB должен стоить 5 долларов? Я вспоминаю, как мне было трудно понять, как получить Wi-Fi менее чем за 50 долларов (кроме использованных или отремонтированных деталей). XBee может быть дешевле, дешевле и столь же прост для конечного пользователя (если в комплект входит USB-xbee)? У меня есть проект с потребностями Wi-Fi, но я решил использовать XBees для передачи на главный узел с реальным Интернетом (возможно, проводным). Я начинающий любитель, поэтому я могу упустить что-то важное. :)
Джек Шмидт

5

Как часто / сколько данных вам нужно отправить? Если он достаточно прерывистый (порядка минуты или около того), некоторые батареи типа АА могут работать очень долго.

Для сенсорных приложений наиболее важной вещью для оптимизации является энергопотребление в режиме ожидания . Вы можете проснуться и отправить данные с использованием нескольких сотен мА (что типично для модуля 802.11 *) в течение нескольких секунд, но если затем вы можете спать в течение нескольких минут, используя менее 1 мА, обычные щелочные батареи будут работать очень хорошо. NiMH может быть альтернативой, но в оптимизированной конструкции беспроводного датчика их внутренняя скорость разряда будет ограничивать их жизнь больше, чем емкость.

Если вы используете какую-то сложную систему сбора энергии, вам придется потратить немало денег на суперкапы, поскольку использование солнечного элемента, перехода Пельтье или радиочастотного харвестера не даст вам достаточно энергии . Батареи могут с радостью выдавать ватт каждый без дополнительных затрат.

Как уже упоминалось ранее, гораздо более проверенный и надежный метод для радиочастотных датчиков использует ZigBee (ну, 802.15.4 - очень немногие используют настоящий ZigBee). Они будут работать в течение многих лет с очень скромной батареей, и вы можете легко подключить их к сети 802.11 с некоторыми Digi ConnectPort X2 . Модули 802.15.4 могут просыпаться и отправлять данные в миллисекундах, используя в несколько раз меньше энергии при гораздо большем диапазоне.


Некоторые полезные вещи, спасибо, не слышали о мостах.
Джон Хэдли,

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.