Qu'est-ce que la récupération d'énergie RF ? Nous l'abordons brièvement ci-dessous. Cependant, la technologie de récupération d'énergie gagne en popularité et devient une technologie clé qui élargit l'utilisation et les perspectives de l'IoT, enrichit la vie et renforce la résilience sociale.
Qu'est-ce que la récupération d'énergie RF ?
La récupération d'énergie par radiofréquence (RFEH) est un moyen d'extraire l'énergie du champ électromagnétique (EM) et de la transformer en énergie électrique (tensions et courants). Voyons maintenant ce qu'est la RF et si l'énergie RF est renouvelable.
Quel type d'énergie est la RF ? L'énergie RF est-elle renouvelable ?
Le rayonnement électromagnétique est composé d' ondes d'énergie électrique et magnétique qui se propagent à la vitesse de la lumière dans l'espace. L'ensemble des différentes formes d'énergie électromagnétique constitue le spectre électromagnétique. Parmi ces formes d'énergie, on trouve les ondes radio et les micro-ondes émises par les antennes. Elles sont désignées sous le terme de rayonnement radiofréquence (RF).
Les ondes RF d'une antenne proviennent du mouvement des charges électriques à l'intérieur de l'antenne. La longueur d'onde et la fréquence sont deux termes qui peuvent être utilisés pour décrire les ondes électromagnétiques. La longueur d'onde indique la distance parcourue par une onde électromagnétique lors d'un cycle complet, et la fréquence indique le nombre d'ondes électromagnétiques qui passent en un point donné en une seconde. La plupart du temps, la fréquence d'un signal RF est exprimée en hertz (Hz). Un mégahertz (MHz) équivaut à un million de fois par seconde.
La meilleure source d'énergie renouvelable serait les signaux radiofréquences utilisés dans les systèmes de communication sans fil. L'énergie provient des vibrations, de la lumière et de la chaleur. Voyons maintenant comment fonctionne la récupération d'énergie par radiofréquences.
Comment fonctionne la récupération d’énergie RF ?
La récupération d'énergie radiofréquence (RF) consiste à capter l'énergie RF pour l'intégrer à un appareil électronique. Elle se distingue des autres méthodes de production d'énergie car elle permet de récupérer l'énergie directement dans l'air.
Les RF peuvent être captées à partir de plaques métalliques en plaçant une antenne dipôle (une bobine de fil) de chaque côté. Cela crée deux bobines de charges opposées, qui produisent à leur tour un courant. La technologie de captage RF, si elle est bien conçue, élimine le besoin de prises, de cordons et de piles. De plus, elle pourrait contribuer à garantir que les petits appareils ne tombent jamais en panne d'énergie.
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Qu'est-ce que la conception d'un circuit de récupération d'énergie RF ?
Un circuit RF-EH typique comprend une antenne, un module de conversion d'énergie, un réseau d'adaptation et une charge. Le système de redresseur est composé d'un redresseur, d'un filtre d'entrée RF, d'une antenne et d'un réseau d'adaptation d'impédance. Cela devrait vous aider à comprendre la conception d'un circuit de récupération d'énergie RF.
Qu'est-ce qu'une antenne de récupération d'énergie RF ?
L'antenne patch, l'antenne à fente, l'antenne F inversée modifiée et l'antenne à résonateur diélectrique sont toutes des structures d'antenne de base qui peuvent être utilisées pour la récupération d'énergie RF.
1. Antenne patch
La zone de couverture d'une antenne patch est incurvée et, fixée au mur, elle peut couvrir un angle de 30 à 180 degrés. Ce type d'antenne est généralement petit et léger. Fabriquée en plastique blanc ou noir pour une discrétion optimale, elle est également protégée par un boîtier en plastique qui facilite son assemblage.
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2. Antenne à fente
Une antenne à fente est un type d'antenne constitué d'une ouverture pratiquée dans un conducteur métallique, selon une dimension précise. Elle est alimentée par une ligne de transmission à deux fils ou un câble coaxial. La gamme de fréquences de ces antennes s'étend de 300 MHz à 30 GHz. Une antenne à fente horizontale fournit un signal à polarisation verticale, tandis qu'un signal à polarisation horizontale est transmis par une antenne à fente verticale.
3. Antenne F inversée
Une antenne en F inversé est un type d'antenne utilisé pour les communications sans fil , principalement aux fréquences UHF et micro-ondes. Elle est constituée d'une seule antenne parallèle à un plan de masse et reliée à la masse à une extrémité. L'antenne est alimentée par un point situé entre cette extrémité et l'autre extrémité. Sa conception présente deux avantages par rapport à un simple monopôle : l'antenne est plus courte et plus compacte, ce qui permet de l'intégrer au boîtier d'un appareil mobile ; de plus, son impédance peut être adaptée au circuit d'alimentation, assurant ainsi un rayonnement efficace sans composants d'adaptation supplémentaires. Vous devriez maintenant comprendre le fonctionnement des antennes de récupération d'énergie RF. Explorons à présent les composants d'un module de récupération d'énergie RF.
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Que sont les composants du module de récupération d’énergie RF ?
La radiofréquence (RF) est un terme utilisé dans un module émetteur-récepteur RF. Ce dernier ne peut fonctionner qu'en paire, nécessitant un émetteur et un récepteur pour transmettre et recevoir des données. Un émetteur ne pouvant qu'envoyer des informations et un récepteur qu'en recevoir, les données ne peuvent circuler que d'un côté à l'autre. Le module émetteur possède trois broches : Vcc, Din et la masse. Le module récepteur possède quatre broches : Vcc, Dout, la sortie linéaire et la masse.
Les modules encodeur et décodeur ne sont pas nécessaires au fonctionnement des modules RF. Placez la broche DIN de l'émetteur à l'état haut, et la broche Dout du récepteur à l'état haut. Cependant, cette méthode présente un inconvénient majeur : côté émetteur, vous ne pouvez avoir qu'un seul bouton, et côté récepteur, une seule sortie.
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Quelles sont les applications de récupération d’énergie RF ?
Tout équipement de transmission radio peut être considéré comme une source de récupération d'énergie RF. La gamme de fréquences et la puissance de fonctionnement de l'émetteur sont déterminées par l'application. Les stations de base mobiles, les stations de radiodiffusion, la télédiffusion, les satellites, les émetteurs de réseaux locaux sans fil (Wi-Fi) et les appareils mobiles sont les sources d'ondes radio les plus courantes. Les applications de récupération d'énergie RF sont :
- Source d'alimentation sans piles.
- Étiquettes RF pour le shopping.
- Applications pour les lumières intelligentes.
- La technologie ZigBee est utilisée pour les interrupteurs domotiques intelligents.
- Applications pour l'Internet des objets.
- Recharge les appareils
- Les capteurs intelligents ont besoin d’un moyen d’obtenir de l’énergie.
- Simple à réaliser et peu coûteux.
- Mise en œuvre plus facile.
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Que signifie IC de récupération d'énergie RF ?
Le circuit intégré de récupération d'énergie RF est un gestionnaire d'énergie ambiante (AEM) intégré capable d'extraire du courant continu (CC) d'un générateur, d'une microturbine ou de toute autre entrée RF haute fréquence, tout en stockant l'énergie dans un élément rechargeable et en alimentant le système avec deux tensions régulées indépendantes . Ce dispositif de récupération d'énergie RF vise à accroître l'autonomie des batteries et, à terme, à supprimer le principal élément de stockage d'énergie dans de nombreuses applications sans fil, notamment la surveillance industrielle, la domotique, les transports et l'agriculture intelligente.
Afin d'optimiser la récupération d'énergie, le circuit intégré offre une interface efficace entre une source d'antenne redresseuse RF ultra-faible consommation (rectenna) et une micro-batterie. Pour obtenir un courant d'alimentation nominal, le circuit intégré de récupération d'énergie utilise un circuit à faible consommation de courant, une commande de grille sans chevauchement et une source de courant sous-seuil. Ensuite, vous devez également vous intéresser à la capture de l'énergie RF.
Comment capturer l’énergie RF ?
L'histoire de la récupération d'énergie radiofréquence dans l'espace remonte à la fin des années 1950, avec le développement d'un système d'hélicoptère alimenté par micro-ondes. Par la suite, la récupération d'énergie a été définie comme une stratégie permettant de capter l'énergie de l'environnement extérieur grâce à divers procédés tels que la conversion thermoélectrique, la stimulation vibratoire, la conversion d'énergie solaire et les gradients de pression. L'énergie radiofréquence est capturée en collectant d'abord les ondes radiofréquences dans la zone à l'aide d'antennes à haut rendement et à gain élevé, puis en les convertissant en tension continue grâce à des circuits redresseurs. Les rectennes sont un autre nom pour les récupérateurs d'énergie radiofréquence (antennes redresseuses). Les principaux composants d'un système de récupération d'énergie radiofréquence sont l'antenne et le circuit redresseur, qui convertit la puissance radiofréquence, ou courant alternatif (CA), en courant continu (CC).
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Qu'est-ce qui bloque l'énergie RF ?
Avez-vous déjà constaté que lorsque vous entrez dans un tunnel ou un parking souterrain, vous perdez la réception de votre autoradio ou de votre téléphone portable ? Qu'est-ce qui bloque les ondes radio et qu'est-ce qui les laisse passer facilement ? Selon son épaisseur et sa nature, un matériau peut bloquer ou perturber les ondes radio. Le papier aluminium et d'autres métaux conducteurs comme le cuivre peuvent réfléchir et absorber les ondes radio, perturbant ainsi leur transmission. Parmi les meilleurs matériaux de blindage radiofréquence, on trouve le maillechort, l'acier, le mu-métal, l'acier pré-étamé , les tissus conducteurs et les élastomères conducteurs.
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