弗瑞伯韋根效應無線物聯網節點與超寬帶技術
發布時間：2022/8/2 23:17:50 修改時間：2022/8/2 23:18:31 瀏覽次數：2872
　　主要功能：
　　隨著人們對用于 "物聯網 "的小型、分布式傳感器的興趣日益濃厚，能源采集技術正受到越來越多的關注。減少或消除對外部電源或電池的需求，使設備更加自給自足，更加可靠，并減少維護要求。韋根效應是一種成熟的技術，可以從機械運動中獲取少量的電能。一個使用現成部件的韋根供電的概念驗證系統被設計成以這種基于事件的模式運行，并以無線方式獲取和傳輸數據。
　　應用：無線傳輸的門信號傳感器
　　我們選擇了一個開窗傳感器作為演示器。該演示器證明了使用基于韋根效應的能量采集來為一個電路供電的可行性，該電路在脈沖的、基于事件的操作模式下執行數據采集、處理和無線傳輸。這種系統的明顯應用包括智能家居或工業門應用的門或窗開啟傳感器。感應其他物理特性的能力也使這一想法適用于移動部件（泵、風車、渦輪機、車輪、裝配皮帶等）附近的監測應用。這可以形成一種新穎的即插即用的解決方案。在這種情況下，無電池，免維護的無線傳感技術比傳統的電池供電和線纜傳輸更有優勢。
　　技術設計方案：
　　該系統由無線傳感器節點(發射器)和超寬帶基站(UWB)或物聯網網關(接收機)組成，由一個韋根發生器供電。圖1顯示了無線傳感器節點的架構。超寬帶收發器采用SPARK Microsystems公司的SR1000芯片系列。

圖1：包含超寬帶收發器（UWB）的數字電路，單片機、振蕩器和外部傳感器

　　技術特點：
　　圖2分析了不同成分和現象所引入的能量分布。每個觸發事件有兩個磁反轉的韋根發生器理論上產生29.6μJ。這種能量是在均勻磁場中測量的，具有最佳的電阻負載(3 kΩ)，因此在現實情況下的屈服是不同的。平均25.4% (7.5 μJ)的剩余能量可以用于額外的傳感器讀數，進一步的MCU計算的穩定性和安全性或增加超寬帶負載數據傳輸。這些發現導致的結論是，通過韋根發生器給無線傳感器供能是可能且被證實的。

圖2：脈沖運行周期中的能量分布和損失

　　對超寬帶IC各種配置的綜合分析結果表明，SR1010在4 GHz頻率下的開放場范圍約為60米，100字節數據有效載荷傳輸的功耗為500 nJ。當優化參數的能量效率時，消耗的能量可以減少到僅75 nJ的100字節，同時仍然達到30米的范圍。
　　結論：
　　該演示器證明了使用基于韋根效應的能量收集來為電路供電的可行性，該電路在脈沖式、基于事件的工作模式下執行數據采集、處理和無線傳輸。這種系統的明顯應用包括用于智能家居或工業門的門或窗打開傳感器。感知其他物理特性的能力也使這種想法適用于監測附近的運動部件(泵，風車，渦輪機，車輪，裝配皮帶等)。對于目前不可能或不經濟的情況下，通過電纜、電池或其他能源收集技術供電的情況，這可以產生一種新穎的即插即用解決方案。

企業介紹

博思特是一家運動控制和安保系統傳感器的制造商。公司產品包含旋轉編碼器，增量型編碼器和拉線式編碼器，它們能用于各種領域，從生產到采礦，從農業到能源，都有廣泛使用。博思特是弗瑞柏國際集團的一個成員，其歷史可追溯至1918年，當時它的前… 更多>>

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