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 sähköisen ja magneettisen energian aallot jotka liikkuvat valon nopeudella avaruudessa. Kaikkia erilaisia sähkömagneettisia energioita kutsutaan sähkömagneettisen energian spektriksi. Eräs sähkömagneettisen energian tyyppi on radioaallot ja mikroaallot, joita antennit lähettävät. Niitä kutsutaan radiotaajuuksiksi tai RF-energiaksi tai säteilyksi kokonaisuudessaan.
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 energia lähde olisi langattomissa viestintäjärjestelmissä käytetyt RF-signaalit. Energia tulee tärinästä, valosta ja lämmöstä. Tämän jälkeen tutustutaan RF-energian talteenottoon.
Kuinka RF-energian kerääminen toimii?
RF-keräys on prosessi vetää RF-energiaa elektroniseen laitteeseen. RF-keräys eroaa muista tavoista saada virtaa, koska se voi vetää energiaa ulos 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 menetelmää aurinkoenergian keräämiseksi
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 kun se on ripustettu seinälle, se voi peittää 30–180 astetta leveän alueen. Tällainen antenni on yleensä pieni ja tarpeeksi kevyt ripustaakseen seinälle. Se on yleensä valmistettu valkoisesta tai mustasta muovista, jotta se ei erotu. Lisäksi muovikotelo estää kokoonpanon vaurioitumisen ja tekee sen kokoamisesta helppoa.
Katso myös: Vuorovesienergian edut ja haitat
2. Paikkaantenni
Rakoantenni on eräänlainen antenni, jossa on aukko leikattu metallijohtimeen tiettyyn kokoon. Se saa virtansa kaksijohtimisesta siirtolinjasta tai koaksiaalikaapelista. Näiden antennien taajuusalue on 300 MHz - 30 GHz. Vaakasuora rakoantenni tarjoaa pystysuuntaisen polarisoidun signaalin. Vaakasuoraan polarisoitu signaali kulkee pystysuoran rakoantennin läpi.
3. Käänteinen F-antenni
Käänteinen F-antenni on eräänlainen antenni käytetään langattomaan viestintään, enimmäkseen UHF- ja mikroaaltouunitaajuuksilla. Se koostuu yhdestä antennista, joka kulkee rinnakkain maatason kanssa ja on kytketty maahan toisesta päästään. Antenni saa virtansa maadoitetun pään ja toisen pään välisestä pisteestä. Suunnittelu on yksinkertaista monopolia parempi kahdella tavalla: antenni on lyhyempi ja pienempi, joten se mahtuu mobiililaitteen kotelon sisään, ja suunnittelija voi sovittaa sen impedanssin syöttöpiiriin, jolloin se voi säteillä tehoa tehokkaasti ilman ylimääräisiä yhteensopivia osia. Tämän avulla sinun olisi pitänyt ymmärtää RF-energian keräämisantennit. Tutustutaan nyt myös RF-energiankeruumoduulin osiin.
Lue myös: Kaikki polttokennojen eduista
Mitä ovat RF-energiankeräysmoduulin komponentit?
Radiotaajuus on se, mitä RF tarkoittaa. 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 vain vastaanottaa sitä, data voi kulkea vain päästä toiseen. Se ei voi mennä päästä toiseen. 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 ovat vihreät joukkovelkakirjat ja miksi kaikki meteli?
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 menetelmää aurinkoenergian keräämiseksi
Mitä RF-energian talteenotto-IC tarkoittaa?
RF Energy Harvesting IC on sisäänrakennettu Ambient Energy Manager (AEM) joka voi ottaa tasavirtaa (DC) generaattorista, a mikroturbiini generaattori tai mikä tahansa muu korkeataajuinen RF-tulo, samalla kun se varastoi energiaa ladattavaan elementtiin ja syöttää järjestelmään kaksi itsenäistä säädeltyä jännitteet. RF-harvesteri on tarkoitettu pidentämään akun käyttöikää ja lopulta poistamaan pääasiallinen energian varastointielementti monissa langattomissa sovelluksissa, mukaan lukien teollisuusvalvonta, kotiautomaatio, kuljetus ja älykäs maatalous.
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?
RF-tehonpoiston historia vapaassa tilassa juontaa juurensa 1950-luvun lopulle, jolloin kehitettiin mikroaaltokäyttöinen helikopterijärjestelmä. Myöhemmin sähkönotto tai energian kuluttaminen määriteltiin strategiaksi energian keräämiseksi ulkoisesta ympäristöstä käyttämällä erilaisia prosesseja, kuten lämpösähköistä muuntamista, värähtelystimulaatiota, aurinkoenergian muuntamista ja painegradientteja. RF-energia vangitaan ensin kerätä RF-aaltoja alueella erittäin tehokkailla ja suuritehoisilla antenneilla ja muuttamalla ne tasajännitteeksi tasasuuntaajapiireillä. Rectennat ovat toinen nimi RF-energian kerääjille (tasasuuntaaville antenneille). RF-tehonkeruujärjestelmän pääkomponentit ovat antenni ja tasasuuntaajapiiri, joka muuntaa RF-tehon tai vaihtovirran (AC) tasavirraksi (DC).
Lue myös: Houkuttelevatko aurinkovalot vikoja?
Mikä estää RF-energian?
Oletko koskaan huomannut, että kun ajat tunneliin tai maanalaiseen pysäköintihalliin, menetät vastaanoton autoradiosta tai matkapuhelimesta? Mikä estää RF-energian ja mikä mahdollistaa niiden kulkemisen 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 häiriten niiden lähetystä. Jotkut parhaat RF-suojamateriaalit ovat Nikkelihopea, teräs, Mu-metalli, esitinattu teräs, johtavia kankaita ja johtavia elastomeerejä.
