Вы описываете , используя концепцию под названием «Energy Сбор урожая» , но вы пытаетесь использовать данные пары порта локальных сетей в качестве источника энергии.
Обновление: Хорошо, давайте уточним это немного ...
Хотя очень интересно (я мои мастера работают в этой области), что вы описываете просто не будет работать хорошо на практике по ряду причин:
Все версии кабеля Ethernet по витой паре определяют дифференциальную передачу данных по каждой паре с трансформаторной связью. Это означает, что нет пути питания постоянного тока. У вас есть ток, движущийся в обоих направлениях через изолирующий трансформатор. Вам понадобится схема для преобразования и кондиционирования. Много энергии, которую вы приобретете, будет больше, чем потреблено в спокойной силе ваших цепей преобразования и кондиционирования. Там будет очень мало, если что-нибудь, осталось для загрузки.
Линия активна только когда данные отправляются вам (или транслируются). Если вы не создаете структурированную среду, в которой вы управляете сетью, данные (мощность в вашей схеме) будут ненадежными.
Если вы можете управлять сетью, просто установите источник питания Power-Over-Ethernet между сетевым коммутатором и вашим устройством. Источник питания PoE добавляет мощность постоянного тока (-48 В) к неиспользуемым парам меди в кабеле категории 5 (10bT, 100bTx). Теперь он может работать даже с Gigabit Ethernet, передавая данные поверх пары электропитания (поэтому он служит двойным целям). Это так просто. Зачем беспокоиться о сборе урожая?
Дизайн Эксперимент
Вот обычный интерфейсный чип Ethernet ( CP2200 ) от Silicon Labs.
Вот абстракция:
Характерное сопротивление кабельной системы составляет около 100 Ом (поэтому на рисунке в Silicon Labs вы видите согласующий резистор 100 Ом).
Номинальный пиковый выходной ток передачи CP2200 составляет 15 мА (стр. 9). Следует отметить, что имеются сильноточные микросхемы, даже с программируемым токовым выходом (например, DP83223).
При максимальной эффективности (согласованном сопротивлении) нагрузка должна представлять эквивалент 100 Ом на частоте передачи.
В системе трансмиссии используется повышающий трансформатор 1: 2,5
Максимизация передачи энергии:
На другом конце (выход сетевого разъема) максимальный пиковый ток составляет 6 мА (от 15 мА / 2,5). Он поставляется с идеальной нагрузкой в 100 Ом, чтобы достичь максимальной мгновенной мощности P = I ^ 2 R = 3,6 мВт или около 2,5 мВт, среднеквадратичное значение (неплохо! И в 10 раз выше, чем моя первоначальная оценка).
Для максимальной выходной мощности 15 мА выходной каскад передатчика добавляет сопротивление источника примерно на 120 Ом.
- Работая в обратном направлении, у вас есть 200 Ом на удаленной стороне трансформатора.
- Отношение 2,5 оборота приводит к преобразованию импеданса в видимые 32 Ом на первичной (преобразовательной) стороне трансформатора.
- Это 480 мВ на первичной обмотке.
- Трансформатор увеличивает его на 2.5X до 1.2V на вторичной обмотке.
- Половина напряжения теряется на полное сопротивление кабеля, что приводит к пику 0,6 В относительно идеальной нагрузки.
Это P = V ^ 2 / R = 3,6 мВт. Это соответствует идеальным ожиданиям, поэтому мы хороши.
Вот проблема на практике:
К сожалению, поставка энергии не является полной историей. Теперь вы должны быть в состоянии использовать его.
Это биполярное, поэтому вы должны исправить, расстроить и (возможно) повысить (или иным образом преобразовать / отрегулировать). Для этого просто не нужно много напряжения.
Вы работаете с напряжением 0,6 В, и вам необходимо подключить два диода в полномостовом выпрямителе. Даже при использовании диодов с низким прямым падением напряжения вы по-прежнему смотрите на уровне около 0,3 В (на диод). Это означает, что доступное напряжение (и, следовательно, мощность), которое вы можете использовать в своей нагрузке, по сути ничего.
Альтернативные выпрямительные архитектуры
Есть и другие подходы к сбору урожая, кроме диодного моста, поэтому это не невозможно, но делать это крайне непрактично.
Например, вы можете использовать полуволновой выпрямитель (большинство меток RFID, на которые я смотрел, делают это), чтобы исключить один из диодов (но вы потеряете половину формы сигнала).
В этом случае вы получите
- 0,3 В, пик * 6 мА (идеально) = 1,8 мВт (пик) = 1,27 мВт (среднеквадратичное значение)
- Всего за половину цикла вырабатывается мощность до 640 мкВт (микроватт)
- Затем вы должны уменьшить значение вашего рабочего цикла передачи (процент времени, в течение которого вы сохраняете передатчик активным)
... и это максимум. Если вы измените свою нагрузку точно на 6 мА, вы получите снижение эффективности и, следовательно, намного меньшую выходную мощность, чем вы могли бы ожидать из-за несоответствия импеданса, которое это вызывает.
Сбор урожая выпрямителя дизайн является областью активных исследований, и есть более эффективные способы использования одного диода. Если вы действительно стремитесь к этому, ответьте, и я найду несколько ссылок / идей для вас.