Quindi, cos'è l'energy harvesting RF? Tutto questo è brevemente discusso di seguito nell'articolo; tuttavia, la tecnologia di energy harvesting sta guadagnando terreno come tecnologia abilitante che sta ampliando l'uso e le prospettive per l'uso dell'IoT, arricchendo le vite e migliorando la resilienza sociale.
Che cosa è l'energia raccolta tramite RF?
La raccolta di energia a radiofrequenza, o RFEH, è un modo per ottenere energia dal campo elettromagnetico (EM) e immetterla nel dominio elettrico (vale a dire, in tensioni e correnti). Dopo questo, vediamo che tipo di energia è RF e se l'energia RF è rinnovabile.
Che tipo di energia è la RF? L'energia RF è rinnovabile?
La radiazione elettromagnetica è composta da onde di energia elettrica e magnetica che si muovono alla velocità della luce nello spazio. Tutti i diversi tipi di energia elettromagnetica sono chiamati spettro di energia elettromagnetica. Un tipo di energia elettromagnetica sono le onde radio e le microonde che le antenne inviano. Sono chiamate radiofrequenza o energia RF o radiazione nel suo complesso.
Le onde RF dell'antenna provengono dal movimento delle cariche elettriche all'interno dell'antenna. Lunghezza d'onda e frequenza sono due cose che possono essere utilizzate per descrivere le onde elettromagnetiche. La lunghezza d'onda è la distanza percorsa da un'onda elettromagnetica in un ciclo completo, e la frequenza è il numero di onde elettromagnetiche che passano un certo punto in un secondo. Nella maggior parte dei casi, la frequenza di un segnale RF è data in hertz, Hz. Un megahertz, MHz, equivale a un milione di volte al secondo.
La migliore energia rinnovabile la fonte sarebbe il segnale RF utilizzato nei sistemi di comunicazione wireless. L'energia deriva da vibrazioni, luce e calore. Dopo questo, impariamo come funziona la raccolta di energia RF.
Come funziona la raccolta di energia RF?
La raccolta RF è il processo di immissione di energia RF in un dispositivo elettronico. La raccolta di energia RF è diversa dagli altri metodi per ottenere energia perché riesce a estrarla dall'aria.
La RF può essere raccolta da piastre metalliche posizionando un'antenna dipolo (una bobina di filo) su ogni lato. Ciò dà origine a due bobine con cariche opposte, che a loro volta generano una corrente. La tecnologia di raccolta RF elimina la necessità di spine, cavi e batterie se eseguita correttamente. Inoltre, potrebbe aiutare a garantire che i piccoli dispositivi non rimangano mai senza energia.
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Che cosa è la progettazione di circuiti di raccolta di energia RF?
Un'antenna, un modulo di conversione dell'energia, una rete di adattamento e un carico sono le parti che compongono un tipico circuito RF-EH. Il sistema rectenna era costituito da un raddrizzatore, un filtro di ingresso RF, un'antenna e una rete di adattamento di impedenza. Questo dovrebbe averti aiutato a comprendere la progettazione del circuito di raccolta di energia RF.
Che cosa sono le antenne RF Energy Harvesting?
L'antenna patch, l'antenna slot, l'antenna F invertita modificata e l'antenna risonatrice dielettrica sono tutte strutture di antenna di base che possono essere utilizzate per la raccolta di energia RF.
1. Antenna patch
L'area di copertura di un'antenna patch è curvo, e quando è appesa a una parete, può coprire un'area di 30-180 gradi di larghezza. Questo tipo di antenna è solitamente piccola e abbastanza leggera da essere appesa a una parete. Di solito è realizzata in plastica bianca o nera in modo che non si noti. Inoltre, la custodia in plastica impedisce che l'assemblaggio si danneggi e ne facilita il montaggio.
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2. Antenna a fessura
Un'antenna a slot è un tipo di antenna con un taglio di apertura in un conduttore metallico a una certa dimensione. È alimentato da una linea di trasmissione a due fili o da un cavo coassiale. La gamma di frequenza per queste antenne è da 300 MHz a 30 GHz. Un'antenna a fessura orizzontale fornisce un segnale polarizzato verticalmente. Mentre un segnale polarizzato orizzontalmente passa attraverso un'antenna a fessura verticale.
3. Antenna F invertita
Un'antenna a F invertita è un tipo di antenna utilizzato per la comunicazione wireless, principalmente a frequenze UHF e microonde. È costituito da una singola antenna che corre parallela a un piano di terra ed è collegata a terra a un'estremità. L'antenna riceve la sua alimentazione da un punto tra l'estremità messa a terra e l'altra estremità. Il design è migliore di un semplice monopolo in due modi: l'antenna è più corta e più piccola, quindi può essere inserita nella custodia di un dispositivo mobile, e il progettista può adattare la sua impedenza al circuito di alimentazione, in modo che possa irradiare energia in modo efficiente senza la necessità di parti di adattamento extra. Con questo, dovresti aver capito le antenne di raccolta di energia RF. Ora, esploriamo anche i componenti del modulo di raccolta di energia RF.
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Cosa sono i componenti del modulo di raccolta di energia RF?
Radio Frequency è l'acronimo di RF. Un modulo transceiver RF può funzionare solo come parte di una coppia, il che significa che ha bisogno sia di un trasmettitore che di un ricevitore per inviare e ricevere dati. Poiché un trasmettitore può solo inviare informazioni e un ricevitore può solo riceverle, i dati possono andare solo da un'estremità all'altra. Non possono andare da un'estremità all'altra. Ci sono tre pin sul modulo Transmitter: Vcc, Din e terra. Il modulo ricevitore è dotato di quattro pin: Vcc, Dout, Linear out e Ground.
I moduli Encoder e Decoder non sono necessari per il funzionamento dei moduli RF. Rendi alto il pin Din sul trasmettitore e anche il pin Dout sul ricevitore andrà alto. Ma questo metodo ha un enorme svantaggio. Sul lato del mittente, puoi avere solo un pulsante e sul lato del ricevitore, puoi avere solo un'uscita.
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Quali sono le applicazioni di raccolta di energia RF?
Qualsiasi apparecchiatura di trasmissione radio può essere considerata una fonte di raccolta di energia RF. La gamma di frequenza e la potenza operativa del trasmettitore sono determinate dall'applicazione. Stazioni base mobili, stazioni di trasmissione radio, trasmissioni TV, satelliti, trasmettitori LAN wireless (Wi-Fi) e dispositivi mobili sono le fonti di onde radio più diffuse. Le applicazioni di raccolta di energia RF sono:
- Fonte di alimentazione senza batterie.
- Tag RF per lo shopping.
- Applicazioni per luci intelligenti.
- La tecnologia ZigBee viene utilizzata per gli interruttori domotici intelligenti.
- Applicazioni per l'Internet delle cose.
- Ricarica i dispositivi
- I sensori intelligenti hanno bisogno di un modo per ottenere energia.
- Semplice da realizzare ed economico.
- Implementazione più semplice.
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Cosa significa circuito integrato per la raccolta di energia RF?
Il circuito integrato di raccolta dell'energia RF è integrato Responsabile dell'energia ambientale (AEM) che può estrarre energia in corrente continua (CC) da un generatore, un microturbina generatore o qualsiasi altro ingresso RF ad alta frequenza, immagazzinando anche energia in un elemento ricaricabile e fornendo al sistema due regolazioni indipendenti tensioniIl raccoglitore RF è destinato ad aumentare la durata della batteria e, in ultima analisi, a eliminare il principale elemento di accumulo di energia in un'ampia gamma di applicazioni wireless, tra cui monitoraggio industriale, domotica, trasporti e agricoltura intelligente.
Con lo scopo di massimizzare la raccolta di potenza, l'IC fornisce un'interfaccia efficace tra una sorgente di antenna rettificatrice RF a bassissima potenza (rectenna) e una micro batteria. Per ottenere una corrente di alimentazione nominale, l'IC di raccolta di energia impiega circuiti a corto di corrente, un gate drive non sovrapposto e una sorgente di corrente sub-soglia. Dopodiché, dovresti anche essere curioso di sapere come catturare l'energia RF.
Come si cattura l'energia RF?
La storia dello scavenging di potenza RF nello spazio libero risale alla fine degli anni '1950, quando fu sviluppato un sistema di elicotteri alimentato a microonde. Successivamente, la raccolta di potenza o il consumo di energia è stata definita come una strategia per raccogliere energia dall'ambiente esterno utilizzando vari processi come la conversione termoelettrica, la stimolazione vibrazionale, la conversione dell'energia solare e i gradienti di pressione. L'energia RF viene catturata prima raccogliere le onde RF nell'area con antenne altamente efficienti e ad alto guadagno e quindi trasformandole in tensione CC con circuiti raddrizzatori. Le rectenne sono un altro nome per i raccoglitori di energia RF (antenne raddrizzatrici). I componenti principali di un sistema di raccolta di potenza RF sono l'antenna e il circuito raddrizzatore, che converte la potenza RF o la corrente alternata (CA) in corrente continua (CC).
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Cosa blocca l'energia RF?
Hai mai notato che quando guidi in un tunnel o in un parcheggio sotterraneo, perdi la ricezione della radio della tua auto o del tuo cellulare? Cosa blocca l'energia RF e cosa le consente di passare facilmente? A seconda dello spessore e della natura di un materiale, questo può bloccare o interferire con le onde radio. La pellicola di alluminio e altri metalli elettricamente conduttivi come il rame possono riflettere e assorbire le onde radio, interferendo con la loro trasmissione. Alcuni dei migliori materiali di schermatura RF sono Alpacca, acciaio, mu-metal, acciaio pre-stagnato, tessuti conduttivi ed elastomeri conduttivi.
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