Joten mitä on RF-energian talteenotto? Tätä kaikkea käsitellään lyhyesti alla artikkelissa; Energiankorjuuteknologia on kuitenkin saamassa vetovoimaa mahdollistavana teknologiana, joka laajentaa IoT:n käyttöä ja mahdollisuuksia, rikastuttaa elämää ja parantaa sosiaalista joustavuutta.
Mitä on RF-energian talteenotto?
Radiotaajuusenergian kerääminen eli RFEH on tapa saada energiaa sähkömagneettisesta (EM) kentästä ja laittaa se sähköalueelle (eli jännitteiksi ja virroiksi). Tämän jälkeen katsotaan, millainen energia on RF-energiaa ja uusiutuvaa RF-energiaa.
Mikä energiatyyppi RF on? Onko RF-energia uusiutuvaa?
Sähkömagneettinen säteily koostuu sähkö- ja magneettienergian aalloista , jotka liikkuvat valonnopeudella avaruudessa. Kaikkia erilaisia sähkömagneettisen energian lajeja kutsutaan sähkömagneettisen energian spektriksi. Yksi sähkömagneettisen energian tyyppi on antennien lähettämät radioaallot ja mikroaallot. Niitä kutsutaan radiotaajuus- eli RF-energiaksi tai säteilyksi kokonaisuutena.
Antennin RF-aallot tulevat sähkövarausten liikkeestä antennin sisällä. Aallonpituus ja taajuus ovat kaksi asiaa, joita voidaan käyttää kuvaamaan sähkömagneettisia aaltoja. Aallonpituus on kuinka pitkälle sähkömagneettinen aalto kulkee yhdessä täyden syklin aikana, ja taajuus on kuinka monta sähkömagneettista aaltoa kulkee tietyn pisteen sekunnissa. Suurimman osan ajasta RF-signaalin taajuus ilmoitetaan hertseinä, Hz. Yksi megahertsi, MHz, on yhtä kuin miljoona kertaa sekunnissa.
Paras uusiutuva energialähde olisi langattomissa viestintäjärjestelmissä käytettävät radiotaajuussignaalit. Energia tulee värähtelystä, valosta ja lämmöstä. Tämän jälkeen tutustutaan radiotaajuusenergian keruun toimintaan.
Kuinka RF-energian kerääminen toimii?
RF-energian kerääminen on prosessi, jossa RF-energiaa johdetaan elektroniseen laitteeseen. RF-energian kerääminen eroaa muista tavoista saada virtaa, koska se voi ottaa energiaa ilmasta.
RF voidaan kerätä metallilevyiltä asettamalla dipoliantenni (johdinkela) kummallekin puolelle. Tämä synnyttää kaksi kelaa, joilla on vastakkaiset varaukset, jotka vuorostaan muodostavat virran. RF-keräystekniikka poistaa pistokkeiden, johtojen ja akkujen tarpeen, jos se tehdään oikein. Se voi myös auttaa varmistamaan, että pienistä laitteista ei koskaan lopu virta.
Lue myös: 5 aurinkoenergian talteenottomenetelmää
Mikä on RF-energiankeräyspiirin suunnittelu?
Antenni, energianmuuntomoduuli, sovitusverkko ja kuorma ovat osia, jotka muodostavat tyypillisen RF-EH-piirin. Rectenna-järjestelmä koostui tasasuuntaajasta, RF-tulosuodattimesta, antennista ja impedanssisovitusverkosta. Tämän olisi pitänyt auttaa sinua ymmärtämään RF-energiankeruupiirin suunnittelua.
Mikä on RF-energiankeräysantenni?
Patch-antenni, rakoantenni, modifioitu käänteinen F-antenni ja dielektrinen resonaattoriantenni ovat kaikki perusantennirakenteita, joita voidaan käyttää RF-energian keräämiseen.
1. Patch-antenni
Patch-antennin peittoalue on kaareva , ja seinälle ripustettuna se voi kattaa 30–180 astetta leveän alueen. Tällainen antenni on yleensä pieni ja kevyt ripustettavaksi seinälle. Se on yleensä valmistettu valkoisesta tai mustasta muovista, jotta se ei erotu. Muovikotelo estää myös kokoonpanon vaurioitumisen ja helpottaa kokoamista.
Katso myös : Vuorovesienergian edut ja haitat
2. Paikkaantenni
Rakoantenni on antennityyppi, jossa on metallijohtimeen tietyn kokoinen aukko. Se saa virtansa kaksijohtimisesta siirtolinjasta tai koaksiaalikaapelista. Näiden antennien taajuusalue on 300 MHz - 30 GHz. Vaakasuora rakoantenni tuottaa pystysuunnassa polarisoidun signaalin, kun taas vaakasuoraan polarisoitu signaali kulkee pystysuoran rakoantennin läpi.
3. Käänteinen F-antenni
Käänteinen F-antenni on langattomaan tiedonsiirtoon käytettävä antennityyppi , pääasiassa UHF- ja mikroaaltotaajuuksilla. Se koostuu yhdestä antennista, joka kulkee maatason suuntaisesti ja on kytketty maahan toisesta päästään. Antenni saa tehonsa pisteestä maadoitetun pään ja toisen pään väliltä. Antenni on rakenteeltaan parempi kuin yksinkertainen monopoli kahdella tavalla: antenni on lyhyempi ja pienempi, joten se mahtuu mobiililaitteen koteloon, ja suunnittelija voi sovittaa sen impedanssin syöttöpiiriin, joten se voi säteillä tehoa tehokkaasti ilman ylimääräisiä sovitusosia. Tämän avulla olet varmasti ymmärtänyt RF-energiankeruuantennit. Nyt tutustutaan myös RF-energiankeruumoduulin komponentteihin.
Lue myös: Kaikki polttokennojen eduista
Mitä ovat RF-energiankeräysmoduulin komponentit?
Radiotaajuus on lyhenne sanoista RF. RF-lähetin-vastaanotinmoduuli voi toimia vain osana paria, mikä tarkoittaa, että se tarvitsee sekä lähettimen että vastaanottimen datan lähettämiseen ja vastaanottamiseen. Koska lähetin voi vain lähettää tietoa ja vastaanotin voi vain vastaanottaa sitä, data voi kulkea vain päästä päähän. Se ei voi kulkea päästä päähän. Lähetinmoduulissa on kolme nastaa: Vcc, Din ja maadoitus. Vastaanotinmoduulissa on neljä nastaa: Vcc, Dout, Linear out ja Ground.
Enkooderi- ja dekooderimoduulit eivät ole välttämättömiä RF-moduulien toimimiseksi. Aseta lähettimen Din-nasta korkealle, ja myös vastaanottimen Dout-nasta nousee korkealle. Mutta tällä menetelmällä on suuri haittapuoli. Lähettäjäpuolella voi olla vain yksi painike ja vastaanottajan puolella vain yksi lähtö.
Katso myös: Mitä vihreät joukkovelkakirjat ovat ja miksi niistä on niin paljon hässäkkää?
Mitä ovat RF-energian talteenottosovellukset?
Mitä tahansa radiolähetyslaitetta voidaan pitää RF-energian kerääjänä. Lähettimen taajuusalue ja toimintateho määräytyvät sovelluksen mukaan. Mobiilitukiasemat, radiolähetysasemat, TV-lähetykset, satelliitit, langattomat LAN-lähettimet (Wi-Fi) ja mobiililaitteet ovat yleisimpiä radioaaltolähteitä. RF-energian talteenottosovellukset ovat:
- Virtalähde ilman paristoja.
- RF-tunnisteet ostoksille.
- Sovellukset älyvaloihin.
- ZigBee-tekniikkaa käytetään kodin automaatiokytkimiin, jotka ovat älykkäitä.
- Sovellukset esineiden Internetiin.
- Lataa laitteita
- Älykkäät anturit tarvitsevat tavan saada virtaa.
- Yksinkertainen valmistaa ja edullinen.
- Helpompi toteutus.
Katso myös: 5 aurinkoenergian talteenottomenetelmää
Mitä RF-energian talteenotto-IC tarkoittaa?
RF-energiankeruupiiri on sisäänrakennettu ympäristön energianhallintapiiri (AEM) , joka voi ottaa tasavirtaa (DC) generaattorista, mikroturbiinigeneraattorista tai mistä tahansa muusta korkeataajuisesta RF-tulosta ja samalla varastoida energiaa ladattavaan elementtiin ja syöttää järjestelmälle kaksi toisistaan riippumatonta säädettyä jännitettä . RF-energiankeruupiirin tarkoituksena on pidentää akun käyttöikää ja lopulta poistaa tärkein energian varastointielementti monissa langattomissa sovelluksissa, kuten teollisuuden valvonnassa, kodin automaatiossa, liikenteessä ja älykkäässä maataloudessa.
Tehonkeruun maksimoimiseksi IC tarjoaa tehokkaan rajapinnan erittäin pienitehoisen RF-tasasuuntaavan antennin (rectenna) lähteen ja mikroakun välillä. Nimellisen syöttövirran saavuttamiseksi energiankerääjän IC käyttää virrankulutusta, ei-päällekkäistä hilakäyttöä ja alikynnyksen virtalähdettä. Tämän jälkeen sinun on myös oltava utelias siitä, kuinka otat RF-energiaa talteen.
Kuinka vangitat RF-energiaa?
Vapaassa avaruudessa tapahtuvan radiotaajuisen energiankeruun historia juontaa juurensa 1950-luvun lopulle, jolloin kehitettiin mikroaaltokäyttöinen helikopterijärjestelmä. Myöhemmin energian kerääminen tai kuluttaminen määriteltiin strategiaksi energian keräämiseksi ulkoisesta ympäristöstä käyttämällä erilaisia prosesseja, kuten termoelektristä muunnosta, värähtelytimulaatiota, aurinkoenergian muuttamista ja painegradienttien muuttamista. Radiotaajuusenergiaa kerätään ensin keräämällä alueelta radiotaajuusaallot erittäin tehokkailla ja suuren vahvistuksen omaavilla antenneilla ja muuttamalla ne sitten tasajännitteeksi tasasuuntaajapiireillä. Rectennat ovat toinen nimitys radiotaajuusenergian kerääjille (tasasuuntausantenneille). Radiotaajuusenergiankeruujärjestelmän pääkomponentit ovat antenni ja tasasuuntaajapiiri, joka muuntaa radiotaajuustehon tai vaihtovirran (AC) tasavirraksi (DC).
Lue myös: Houkuttelevatko aurinkovalot hyönteisiä?
Mikä estää RF-energian?
Oletko koskaan huomannut, että ajaessasi tunneliin tai maanalaiseen parkkihalliin autoradion tai matkapuhelimen kuuluvuus katkeaa? Mikä estää radiotaajuusenergian kulkua ja mikä sallii sen kulkea helposti? Materiaalin paksuudesta ja luonteesta riippuen se voi estää tai häiritä radioaaltoja. Alumiinifolio ja muut sähköä johtavat metallit, kuten kupari, voivat heijastaa ja absorboida radioaaltoja, mikä häiritsee niiden lähetystä. Joitakin parhaita radiotaajuussuojausmateriaaleja ovat nikkelihopea , teräs, mu-metalli, tinattu teräs , johtavat kankaat ja johtavat elastomeerit.
