datasheet

用于远程传感器的能量收集器

2008-03-24来源: 电子元器件应用 关键字:电路  传感器  硅光电池  热释放  带通滤波器  热体  电压  收集器  比较器  电能

  

  当前,电力电路正在采用一种全新的理念,即能量收集(energy Scavenging)。该技术能够利用太阳能电池,压电发电机、以及其他能量转换设备来收集能量,然后将其转换为电能,并存储在电容器中,以备使用,很多情况下,传感器电路不需要持续运行,因此,在传感器停止工作期间,能量即可以得到补充,在此例中,太阳能电池及一个IF电容器用以为移动探测器提供能量,该移动探测器使用RF链路将发生的情况随时发送到中央监视器,这一类型的传感器极为方便,无须线缆,也无需更换电池。

  然而,在实现上述能量收集时,有些电路需要使用传感器来监控电容器的电压,并通过发送信号的方式告知其他电路,它具备充足的电压来启动和执行一些处理操作,如果电容器电压低于额定电压,则电路停止工作,电容器中的电容和电压用于表示电容器中可提供给外部电路的电能的数量,通常,能量收集传感器无法为电路提供持续运行所需的足够电能,此例(见图1)中,使用的是无定型硅光电池,这是一种低成本的方案,可以提供室内及室外照明所需的电能,电池、电容器的尺寸以及电路运行的频率可以进行调整,电压检测电路用于将负载电路与能量收集组件隔离开来,直到电路拥有足够的电能来完成任务,太阳能组(D1和C1)是能量收集及存储组件。

  

  

  检测电路必须具备较低的功耗,并且可以在较大的电压范围内运行,图1中的电路使用LPV7215比较器,这种比较器具有适合监测器功能的580nA工作电流。LPV721与阈值、磁滞变形电阻器R1、R2和R3、以及LM385-1.2电压参考一同使用,用以控制FET的开关Q1,并打开移动探测电路的电源,当C1中的电压大于4V时,FET开关打开,当C1中的电压小于3V时,FET的开关关闭。

  移动探测电路使用具有高增益带通滤波器的热释电传感器,放大器U5和U6为LPV511,具有典型的880nA工作电流,同时维持28KHz增益带宽,完整的移动探测电路仅需要4mA电流,图2显示了热体热释放电传感器的在视野内移动时,放大器U6中的输出信号(除窗形比较器和脉冲扩展器信号以外)。

  U6的输出即窗形比较器的输出,由两个LPV7215比较器U2和U3、以及电阻器R6、R7和R8组成,阈值电压被设置为开关电压值1/3和2/3,在加上开关电压。当移动探测器信号超出或低于阈值电压值时,比较器的输出开关断开,比较器输出通过二极管D2和D3进入脉冲扩展器,由LPV7215比较器,U4,以及C2、R9、R10、R11和R12组成的脉冲扩展器生成0.5s的脉冲,该脉冲通过Q2打开RF发射器。RF发射器需要约25mA电流,而探测电路和检测电路仅需要20uA电流。

  

  

  计算电容器的电能存储容量时,要求对电路中的电流,电容器的电压变化,以及完成任务需要的时间进行评估,例如:发射器被激活后图1中需要约25mA的电流。电流为10mA时,所需要选择的太阳能电池可以提供大约5.5V的电压,并且可以为C1充电,使其电压达到4.9V左右,(太阳能电池的电压将减去二极管D1中的电压,即为压降值,约为0.6V)。当C1的电压从4.9V下降到3.0V时,电路运行的时间可以通过下式计算:

  

  

  电容被消耗到关闭电压3V之间,发射器将启动0.5S进行发送,因此移动探测器大概可以发送156次(76/0.5),而无需重新充电,在正常操作过程中,当电灯可用时,太阳能电池不断地为C1进行充电。

  关于电能存储的另一个问题是在电容器不进行重新充电的情况下,移动探测器电路可以运行多久,借助以上等式,假定电流为20uA,电容器电压变化范围为4.9-3.0V,来计算移动探测器电路和电压检测电路的运行时间:

  

  

  最后一个问题是在电路何时进行首次安装,系统需要花费一定时间为C1充电,使其电压达到到电路运行电压,这一时间可以按照以下算法进行估算:

  

  

  等待太阳能电池为C1充电是一种方法,也可以采用另一种方法,即将C1连接到5V的电源上,并在安装之前对其进行充电。

  这一实例显示了如何使用低功耗的放大器和比较器实现远程无线自供电传感器的具体方法,此处的移动探测器电路可以替换为许多其他类型的传感器,如温度计、湿度计和检漏计等。

 

关键字:电路  传感器  硅光电池  热释放  带通滤波器  热体  电压  收集器  比较器  电能

编辑:ssb 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2008/0324/article_68.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:基于MC74型电路的无线数字温度传感器
下一篇:光电式探丝传感器电路设计

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

南京集成电路产业发展是如何后发制人的

南京市今年发布了《关于打造集成电路产业地标的实施方案》,明确了集成电路产业发展目标,到2025年全市集成电路产业综合销售收入力争达到1500亿元,进入国内第一方阵,在5G通信及射频芯片、先进晶圆制造、物联网和汽车电子等高端芯片设计等细分领域实现全省第一、全国前三、国际知名。围绕这一目标,南京市采取了支持集成电路产业垂直整合及并购重组,建立总规模200亿美元的南京市集成电路产业投资基金,加大高端人才引进培育力度等一系列举措,如此力度,让南京成为集成电路产业发展的新热点。 近日,在中国集成电路设计业2018年会期间,南京江北新区软件园主任吴东越向媒体介绍了南京江北新区在推动集成电路产业发展方面的一些实际经验和心得。 
发表于 2018-12-06
南京集成电路产业发展是如何后发制人的

IC PARK吹响产业链集结号,助力集成电路产融结合

集成电路是资金密集型产业,产业方向和资本热度一直是集成电路行业的风向标,产业和资本的融合也向来是业内的热门话题。11月16日,中关村集成电路设计园(IC PARK)开园暨第二届“芯动北京”中关村IC产业发展论坛在北京召开。本次活动以“兴人才,芯未来”为主题,深入探讨新形势下全球集成电路产业发展趋势、人才培育与自主创新、产业趋势与资本融合。其中的分论坛“Z沙龙”·产业趋势与投资分论坛更是聚焦产融结合领域的热点、难点话题,元禾华创投委会主席陈大同、北京永信至诚科技有限公司副总裁李炜、盛世投资管理合伙人刘新玉、华登国际董事总经理李文飚、圣邦微电子董事长张世龙、AMD大中华区副总裁黄志强、寒武纪副总裁钱诚、ANSYS半导体事业部大中国区
发表于 2018-12-05
IC PARK吹响产业链集结号,助力集成电路产融结合

集成电路行业传科创板指标初稿出炉

集微网消息,据媒体报导,科创板制度设计人士透露了科创板的指标初稿,主要有五大类指标,其中,行业属性和业绩是硬指标。11月5日,习近平主席在进博会上表示,将在上海证券交易所设立科创板并试点注册制。上海市委书记李强曾在11月的调研中指出,要瞄准集成电路、人工智能、生物医药、航空航天、新能源汽车等关键重点领域,让那些具有新技术、新模式、新业态的“独角兽”“隐形冠军”企业真正脱颖而出。随后,上海市相关领导对一批科技创新公司进行了调研,其中包括澜起科技、积塔半导体和上海新昇等数家集成电路企业。据了解,关于行业属性指标,需要符合国家战略,掌握核心技术,且市场认可度高,除了集成电路以外,还有互联网、云计算、大数据、高端装备制造、新材料、新能源
发表于 2018-12-04

盘点2018珠海市集成电路重大项目签约企业名录

中国集成电路设计业2018年会暨珠海集成电路产业创新发展高峰论坛近日在珠海举行,会议现场,举行了八大重大项目签约仪式。具体介绍如下:英诺赛科硅基氮化镓外延和功率器件研发与产业化基地项目二期英诺赛科(珠海)科技有限公司是2015年12月由海归团队发起,并集合了数十名国内外精英联合创办的第三代半导体电力电子器件研发与生产的高科技企业。公司一期项目坐落于珠海市国家级高新区,并已建成中国首条8英寸硅基氮化镓外延与芯片大规模量产生产线。公司的主要产品包括30V-650V氮化镓功率与5G射频器件,产品设计及性能均达到国际先进水平。英诺赛科公司致力于打造中国功率半导体国际一流品牌,为国家半导体产业腾飞做出贡献。英诺赛科公司商业模式采用IDM
发表于 2018-12-03
盘点2018珠海市集成电路重大项目签约企业名录

上海集成电路设计产业园正式揭牌

集微网消息,从公众号上海发布获悉,今(28)日上午,上海集成电路设计产业园正式揭牌,上海市政府与紫光集团有限公司签署战略合作框架协议。根据规划建设方案,上海集成电路设计产业园位于浦东新区张江高科技园区核心区域,面积约3平方公里,将推动国内外龙头设计企业、高端人才队伍、重点科研机构向园区集聚,力争建成国内技术水平最先进、产品门类最丰富、创新资源最集聚、设施配套最完善的专业集成电路设计产业园区,带动上海集成电路产业链协同发展。紫光集团有限公司、上海韦尔半导体股份有限公司、北京兆易创新科技股份有限公司、阿里巴巴(中国)有限公司等企业和项目首批入驻园区。上海市委书记李强,市委副书记、市长应勇会见了紫光集团董事长赵伟国等相关企业负责人。李强
发表于 2018-11-29
上海集成电路设计产业园正式揭牌

焦耳小偷电路榨干每一节废旧干电池

常见一些电子类的发烧友DIY的焦耳小偷电路。这样的这样的还有这样的焦耳小偷电路是一个简约的自激振荡升压电路,只需三个元件:三极管、电阻、电感即可实现升压,成本低、易制作。它可以榨干一节废旧干电池上的所有能量,即使是那些在其它电路中已经被认为没电的电池。在制作焦耳小偷电路时,一定要注意两个电感的方向相反。通常1.5V的干电池用完之后还会有1.1V左右的电压,说明此时电池内还有能量,只不过内阻变的很大,输出电流很微弱,已经无法驱动一般的电路,更无法点亮LED。而焦耳小偷电路可以通过磁感线圈产生高频脉冲电压,使LED导通,通过调整合适的参数,可以将电池电压升高10-100倍以上。下面这个对焦耳小偷电路的解析通俗易懂。焦耳小偷全解释点亮
发表于 2018-11-29
焦耳小偷电路榨干每一节废旧干电池

小广播

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
pt type="text/javascript" src="//v3.jiathis.com/code/jia.js?uid=2113614" charset="utf-8">