¿Qué es la recolección de energía de RF? Todo esto se analiza brevemente a continuación en el artículo. Sin embargo, la tecnología de recolección de energía está ganando terreno como una tecnología facilitadora que amplía el uso y las perspectivas del IoT, enriquece vidas y mejora la resiliencia social.
¿Qué es la recolección de energía de RF?
La captación de energía por radiofrecuencia (RFEH) es una forma de extraer energía del campo electromagnético (EM) y convertirla en energía eléctrica (es decir, en voltajes y corrientes). A continuación, veamos qué tipo de energía es la RF y si es renovable.
¿Qué tipo de energía es la radiofrecuencia? ¿Es renovable la energía de radiofrecuencia?
La radiación electromagnética está compuesta por ondas de energía eléctrica y magnética que se propagan por el espacio a la velocidad de la luz. El conjunto de los diferentes tipos de energía electromagnética se denomina espectro electromagnético. Un tipo de energía electromagnética son las ondas de radio y las microondas que emiten las antenas. Se las conoce como radiofrecuencia, energía RF o radiación en su conjunto.
Las ondas de radiofrecuencia (RF) de la antena provienen del movimiento de cargas eléctricas en su interior. La longitud de onda y la frecuencia son dos elementos que se pueden usar para describir las ondas electromagnéticas. La longitud de onda indica la distancia que recorre una onda electromagnética en un ciclo completo, y la frecuencia indica cuántas ondas electromagnéticas pasan por un punto determinado en un segundo. Generalmente, la frecuencia de una señal de RF se expresa en hercios (Hz). Un megahercio (MHz) equivale a un millón de veces por segundo.
La mejor fuente de energía renovable serían las señales de radiofrecuencia (RF) utilizadas en los sistemas de comunicación inalámbrica. La energía proviene de la vibración, la luz y el calor. A continuación, veremos cómo funciona la recolección de energía de RF.
¿Cómo funciona la recolección de energía de RF?
La recolección de energía por radiofrecuencia (RF) es el proceso de obtener energía de RF mediante un dispositivo electrónico. La recolección de energía por RF se diferencia de otros métodos de obtención de energía porque puede extraerla del aire.
La radiofrecuencia (RF) se puede captar de placas metálicas colocando una antena dipolo (una bobina de alambre) a cada lado. Esto genera dos bobinas con cargas opuestas, que a su vez generan una corriente. La tecnología de captación de RF elimina la necesidad de enchufes, cables y baterías si se implementa correctamente. Además, podría ayudar a garantizar que los dispositivos pequeños nunca se queden sin energía.
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¿Qué es el diseño de circuitos de recolección de energía de RF?
Una antena, un módulo de conversión de energía, una red de adaptación y una carga son los componentes de un circuito RF-EH típico. El sistema de rectenna estaba compuesto por un rectificador, un filtro de entrada de RF, una antena y una red de adaptación de impedancia. Esto debería haberle ayudado a comprender el diseño de circuitos de captación de energía de RF.
¿Qué es una antena de recolección de energía RF?
La antena de parche, la antena de ranura, la antena F invertida modificada y la antena de resonador dieléctrico son estructuras de antena básicas que se pueden utilizar para la recolección de energía de RF.
1. Antena de parche
La antena de parche tiene un área de cobertura curva y, al colgarla en la pared, puede cubrir un área de entre 30 y 180 grados. Este tipo de antena suele ser pequeña y lo suficientemente ligera como para colgarla en la pared. Generalmente está fabricada en plástico blanco o negro para que no llame la atención. Además, la carcasa de plástico protege el conjunto de daños y facilita su montaje.
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2. Antena de ranura
Una antena de ranura es un tipo de antena con una abertura cortada en un conductor metálico de un tamaño determinado. Se alimenta mediante una línea de transmisión de dos hilos o un cable coaxial. El rango de frecuencia para estas antenas es de 300 MHz a 30 GHz. Una antena de ranura horizontal proporciona una señal polarizada verticalmente, mientras que una antena de ranura vertical proporciona una señal polarizada horizontalmente.
3. Antena F invertida
Una antena F invertida es un tipo de antena utilizada para comunicaciones inalámbricas , principalmente en frecuencias UHF y de microondas. Está compuesta por una sola antena que corre paralela a un plano de tierra y está conectada a tierra en un extremo. La antena recibe su energía de un punto intermedio entre el extremo conectado a tierra y el otro extremo. Su diseño es superior al de un monopolo simple en dos aspectos: la antena es más corta y pequeña, por lo que puede caber dentro de la carcasa de un dispositivo móvil, y el diseñador puede adaptar su impedancia al circuito de alimentación, lo que permite una radiación de potencia eficiente sin necesidad de componentes de adaptación adicionales. Con esto, ya debería haber comprendido las antenas de recolección de energía de RF. Ahora, exploremos también los componentes de los módulos de recolección de energía de RF.
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¿Qué son los componentes del módulo de recolección de energía de RF?
Radiofrecuencia (RF) es la sigla que se utiliza para este fin. Un módulo transceptor de RF solo funciona en conjunto con un receptor, lo que significa que necesita tanto un transmisor como un receptor para enviar y recibir datos. Dado que un transmisor solo envía información y un receptor solo la recibe, los datos solo pueden ir de un extremo al otro. El módulo transmisor tiene tres pines: Vcc, Din y tierra. El módulo receptor tiene cuatro pines: Vcc, Dout, salida lineal y tierra.
Los módulos codificador y decodificador no son necesarios para el funcionamiento de los módulos RF. Active el pin DIN del transmisor y el pin Dout del receptor también. Sin embargo, este método tiene una gran desventaja: en el transmisor solo se puede tener un botón, y en el receptor solo una salida.
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¿Qué son las aplicaciones de recolección de energía de RF?
Cualquier equipo de transmisión de radio puede considerarse una fuente de captación de energía de RF. El rango de frecuencia y la potencia operativa del transmisor dependen de la aplicación. Las estaciones base móviles, las estaciones de radiodifusión, las emisoras de televisión, los satélites, los transmisores de LAN inalámbrica (Wi-Fi) y los dispositivos móviles son las fuentes de ondas de radio más comunes. Las aplicaciones de captación de energía de RF son:
- Fuente de alimentación sin pilas.
- Etiquetas RF para compras.
- Aplicaciones para luces inteligentes.
- La tecnología ZigBee se utiliza para interruptores domóticos que son inteligentes.
- Aplicaciones para el Internet de las cosas.
- Recarga dispositivos
- Los sensores inteligentes necesitan una forma de obtener energía.
- Sencillo de hacer y económico.
- Implementación más sencilla.
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¿Qué significa IC de recolección de energía de RF?
El circuito integrado de recolección de energía de radiofrecuencia (RF) incorpora un gestor de energía ambiental (AEM) capaz de extraer energía de corriente continua (CC) de un generador, un generador de microturbina o cualquier otra entrada de RF de alta frecuencia, a la vez que almacena energía en un elemento recargable y suministra al sistema dos voltajes regulados independientes . El recolector de RF está diseñado para aumentar la duración de la batería y, eventualmente, eliminar el elemento principal de almacenamiento de energía en una amplia gama de aplicaciones inalámbricas, como la monitorización industrial, la domótica, el transporte y la agricultura inteligente.
Para maximizar la captación de energía, el CI proporciona una interfaz eficaz entre una antena rectificadora de RF de potencia ultrabaja (rectena) y una microbatería. Para lograr una corriente de suministro nominal, el CI recolector de energía emplea circuitos de baja corriente, un controlador de puerta sin solapamiento y una fuente de corriente subumbral. Además, es posible que le interese saber cómo se captura la energía de RF.
¿Cómo se captura la energía de RF?
La historia de la captación de energía de radiofrecuencia (RF) en el espacio libre se remonta a finales de la década de 1950, cuando se desarrolló un sistema de helicóptero propulsado por microondas. Posteriormente, la captación de energía se definió como una estrategia para obtener energía del entorno externo mediante diversos procesos, como la conversión termoeléctrica, la estimulación vibracional, la conversión de energía solar y los gradientes de presión. La energía de RF se captura captando primero las ondas de RF en el área con antenas de alta eficiencia y ganancia, y luego convirtiéndolas en voltaje de CC con circuitos rectificadores. Las rectenas son otro nombre para los recolectores de energía de RF (antenas rectificadoras). Los componentes principales de un sistema de captación de energía de RF son la antena y el circuito rectificador, que convierte la energía de RF o corriente alterna (CA) en corriente continua (CC).
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¿Qué bloquea la energía de RF?
¿Alguna vez has notado que al entrar en un túnel o un estacionamiento subterráneo, pierdes la señal de la radio del auto o del celular? ¿Qué bloquea la energía de radiofrecuencia y qué permite que la atraviese fácilmente? Dependiendo del grosor y la naturaleza del material, este puede bloquear o interferir con las ondas de radio. El papel de aluminio y otros metales conductores de electricidad, como el cobre, pueden reflejar y absorber las ondas de radio, interfiriendo con su transmisión. Algunos de los mejores materiales de blindaje de radiofrecuencia son la plata al níquel, el acero, el mu-metal, el acero preestañado , los tejidos conductores y los elastómeros conductores.
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