На проходившей в США в июне этого года выставке Sensor Expo and Conference состоялась первая демонстрация полностью рабочей беспроводной сети датчиков (WSN), работающих от элементов питания BOLTTM Power Cell на основе накопителей энергии вибрации, разработанных MicroGen Systems. Сеть состояла из четырех узлов, так называемых «пылинок» (mote), выполненных на базе Системы-на-Кристалле Mote-on-Chip™ LTC5800-IPM компании Linear Technology, расположенных на расстоянии 20-30 м друг от друга и использующих специализированное программное обеспечение для повышения энергоэффективности радиосвязи. Питание узлов осуществлялось микроэлектромеханическими накопителями энергии вибрации, создаваемой вибростендом, настроенным на типовой для промышленности уровень вибрации в 120 кГц при ускорении 0.2 g.
Элемент питания BOLT Power Cell содержит компактную полупроводниковую микроэлектромеханическую схему (МЭМС), выполненную по стандартному технологическому процессу. Схема, площадью около 1 см2, представляет собой микромощный генератор, состоящий из микро-кантилевера и тонкопленочного пьезоэлемента. Поскольку кантилевер изгибается вверх и вниз под воздействием внешней колебательной силы, он вырабатывает переменный электрический ток. При резонансе выходная мощность становится максимальной — около 100 мкВт при частоте колебаний 120 Гц и ускорении 0.1 g, и 900 мкВт при частоте колебаний 600 Гц и ускорении 0.5 g.
Переменный ток с высокой эффективностью преобразуется в постоянный с помощью встроенного AC/DC конвертора для пьезоэлектрических накопителей энергии — LTC3588-1 компании Linear Technology. Накопленная таким образом энергия временно хранится в конденсаторе емкостью 300 мкФ. Выходная мощность источников питания Power Cell составляет диапазон от 50 мкВт до 500 мкВт при напряжении 3.3 В и зависит от конфигурации и рабочей частоты. Элементы BOLT Power Cell способны поддерживать питание узлов сенсорных mesh-сетей различных производителей.
Призванные заменить собой обычную батарейку, источники питания BOLT Power Cell используют энергию вибрации вместо энергии химической реакции между экологически вредными веществами. Технология BOLT Power Cell позволяет полностью отказаться или значительно продлить время работы первичных источников питания или аккумуляторных батарей узлов беспроводных сенсорных сетей (WAN) в системах автоматизации зданий, где необходимость частой замены элементов питания является ценовой преградой для развертывания WSN-сети. Источники Power Cell могут быть выполнены с частотой резонанса от 100 Гц до 1500 Гц с гармоникой 50/60 Гц. Микромощные генераторы (MPG) и устройства Power Cell чрезвычайно чувствительны с самому незначительному уровню ускорения g. Уже при ускорениях 0.1…0.5 g (в зависимости от резонансной частоты) источники Power Cell способны питать датчики беспроводных сенсорных сетей. Оптовые цены, заявленные производителем, на микромощные генераторы (MPG) и источники питания Power Cell начинаются от $0.50/шт и $1.00/шт, соответственно.
  |
Микромощные генераторы и элементы BOLT Power Cell доступны в стандартом исполнении с частотой резонанса 100 кГц, 120 кГц и 600 кГц. Для накопления большей энергии MicroGen Systems предлагает серию встраиваемых элементов BOLT Energy Cells, доступных в исполнении с суперконденсатором Panasonic емкостью 22 мФ, с твердотельной батареей Cymbet Corporation емкостью 50 мкАч и с перезаряжаемой батареей Panasonic емкостью 7 мАч. Подробная информация по элементам BOLT доступна по адресу:
www.microgensystems.com/products
LTC3588-1 — преобразователь напряжения для пьезоэлектрических накопителей энергии
LTC3588-1 интегрирует в одном корпусе мостовой выпрямитель с малым уровнем потерь и понижающий стабилизатор напряжения, обеспечивая завершенное решение для систем накопления энергии, оптимизированное для работы с высокоимпедансными источниками энергии, такими как пьезоэлектрические преобразователи. Схема блокировки при недопустимом снижении входного напряжения (UVLO) со сверх малым током покоя и гистерезисом ~ 1 В позволяет накапливать заряд на входном конденсаторе до тех пор пока понижающий преобразователь не сможет с достаточной эффективностью передать часть накопленного заряда на выход. При стабилизации выходного напряжения на заданном уровне, LTC3588-1 переходит в режим сна, при котором входной и выходной токи покоя достигают минимального значения. Преобразователь поддерживает четыре уровня выходного напряжения — 1.8 В, 2.5 В, 3.3 В и 3.6 В, устанавливаемого комбинацией уровней сигналов на двух управляющих выводах, и ток нагрузки до 100 мА, который может быть увеличен путем установки большего выходного конденсатора. Входной защитный шунт на 20 В позволяет накапливать больше энергии при данной входной емкости.
Отличительные особенности:
- Входной ток покоя 950 нА (стабилизированный выход без нагрузки)
- Входной ток покоя в режиме UVLO 450 нА
- Диапазон входного напряжения 2.7…20 В
- Интегрированный мостовой выпрямитель с минимальными потерями
- Выходной ток до 100 мА
- Задаваемый управляющими выводами уровень выходного напряжения 1.8 В, 2.5 В, 3.3 В или 3.6 В
- Интегрированный высокоэффективный понижающий DC/DC преобразователь напряжения с гистерезисом
- Схема блокировки при недопустимом снижении входного напряжения (UVLO) с широким диапазоном пороговых значений
- Диапазон рабочих температур -40…+125ºС
- Доступен в 10-выводных корпусах DFN, размером 3 х 3 мм, и eMSOP
Получить техническую поддержку, заказать образцы и узнать условия поставок интересующей продукции можно в ООО «Гамма Плюс»
- тел.: (812) 320-40-53
- факс: (81378) 3-54-77
- info@icgamma.ru
- www.icgamma.ru
