Czym więc jest zbieranie energii RF? To wszystko zostało krótko omówione poniżej w artykule; jednak technologia zbierania energii zyskuje na popularności jako technologia umożliwiająca, która poszerza zastosowanie i perspektywy wykorzystania IoT, wzbogaca życie i poprawia odporność społeczną.
Czym jest zbieranie energii RF?
Zbieranie energii o częstotliwości radiowej, czyli RFEH, to sposób na uzyskanie energii z pola elektromagnetycznego (EM) i umieszczenie jej w domenie elektrycznej (tj. w napięciach i prądach). Następnie sprawdźmy, jaki rodzaj energii to RF i czy energia RF jest odnawialna.
Jaki typ energii to RF? Czy energia RF jest odnawialna?
Promieniowanie elektromagnetyczne składa się z fal energii elektrycznej i magnetycznej , które poruszają się w przestrzeni z prędkością światła. Wszystkie rodzaje energii elektromagnetycznej nazywane są widmem energii elektromagnetycznej. Jednym z rodzajów energii elektromagnetycznej są fale radiowe i mikrofale wysyłane przez anteny. Nazywa się je częstotliwością radiową, energią RF lub promieniowaniem jako całością.
Fale RF anteny pochodzą z ruchu ładunków elektrycznych wewnątrz anteny. Długość fali i częstotliwość to dwie rzeczy, których można użyć do opisu fal elektromagnetycznych. Długość fali to odległość, jaką fala elektromagnetyczna pokonuje w jednym pełnym cyklu, a częstotliwość to liczba fal elektromagnetycznych przechodzących przez pewien punkt w ciągu jednej sekundy. Najczęściej częstotliwość sygnału RF jest podawana w hercach, Hz. Jeden megaherc, MHz, jest równy jednemu milionowi razy na sekundę.
Najlepszym odnawialnym źródłem energii są sygnały RF wykorzystywane w systemach komunikacji bezprzewodowej. Energia pochodzi z wibracji, światła i ciepła. Następnie poznajmy zasady działania technologii pozyskiwania energii RF.
Jak działa zbieranie energii RF?
Zbieranie energii RF to proces pozyskiwania energii RF do urządzenia elektronicznego. Zbieranie energii RF różni się od innych metod pozyskiwania energii, ponieważ polega na pobieraniu energii z powietrza.
RF można zebrać z metalowych płyt, umieszczając antenę dipolową (cewkę drutu) po każdej stronie. Daje to początek dwóm cewkom o przeciwnych ładunkach, które z kolei wytwarzają prąd. Technologia zbierania RF eliminuje potrzebę stosowania wtyczek, przewodów i baterii, jeśli jest wykonywana prawidłowo. Może również pomóc upewnić się, że małe urządzenia nigdy nie wyczerpią zasilania.
Przeczytaj także: 5 metod pozyskiwania energii słonecznej
Czym jest projekt obwodu zbierającego energię RF?
Antena, moduł konwersji energii, sieć dopasowująca i obciążenie to części, które składają się na typowy obwód RF-EH. System rectenna składał się z prostownika, filtra wejściowego RF, anteny i sieci dopasowującej impedancję. Powinno to pomóc Ci zrozumieć projekt obwodu zbierającego energię RF.
Czym jest antena zbierająca energię RF?
Antena patch, antena szczelinowa, zmodyfikowana odwrócona antena F i antena rezonatora dielektrycznego to podstawowe struktury antenowe, które można wykorzystać do zbierania energii RF.
1. Antena łatkowa
Obszar zasięgu anteny patch jest zakrzywiony , a po zawieszeniu na ścianie może pokryć obszar o szerokości od 30 do 180 stopni. Ten rodzaj anteny jest zazwyczaj mały i wystarczająco lekki, aby można go było zawiesić na ścianie. Zazwyczaj jest wykonany z białego lub czarnego plastiku, aby nie rzucał się w oczy. Ponadto plastikowa obudowa chroni zestaw przed uszkodzeniami i ułatwia montaż.
Zobacz także : Zalety i wady energii pływów
2. Antena szczelinowa
Antena szczelinowa to rodzaj anteny z otworem wyciętym w metalowym przewodniku o określonej średnicy. Jest zasilana dwużyłową linią transmisyjną lub kablem koncentrycznym. Zakres częstotliwości tych anten wynosi od 300 MHz do 30 GHz. Pozioma antena szczelinowa generuje sygnał spolaryzowany pionowo. Natomiast sygnał spolaryzowany poziomo przechodzi przez pionową antenę szczelinową.
3. Antena odwrócona F
Antena typu odwróconego F to rodzaj anteny używanej w komunikacji bezprzewodowej , głównie w zakresie UHF i mikrofal. Składa się z pojedynczej anteny biegnącej równolegle do płaszczyzny uziemienia i połączonej z masą na jednym końcu. Antena pobiera moc z punktu pomiędzy uziemionym końcem a drugim końcem. Konstrukcja jest lepsza od prostej anteny monopolowej z dwóch powodów: antena jest krótsza i mniejsza, dzięki czemu mieści się w obudowie urządzenia mobilnego, a projektant może dopasować jej impedancję do obwodu zasilania, co pozwala na efektywne promieniowanie mocy bez konieczności stosowania dodatkowych elementów dopasowujących. Dzięki temu powinieneś zrozumieć działanie anten zbierających energię RF. Teraz przyjrzyjmy się również komponentom modułu zbierającego energię RF.
Przeczytaj także: Wszystko o zaletach ogniw paliwowych
Czym są komponenty modułu zbierającego energię RF?
Częstotliwość radiowa to skrót od RF. Moduł nadawczo-odbiorczy RF może działać tylko jako część pary, co oznacza, że do wysyłania i odbierania danych potrzebuje zarówno nadajnika, jak i odbiornika. Ponieważ nadajnik może tylko wysyłać informacje, a odbiornik może je tylko odbierać, dane mogą być przesyłane tylko z jednego końca na drugi. Nie mogą być przesyłane z jednego końca na drugi. Moduł nadajnika ma trzy piny: Vcc, Din i masa. Moduł odbiornika ma cztery piny: Vcc, Dout, wyjście liniowe i masa.
Moduły enkodera i dekodera nie są konieczne do działania modułów RF. Ustaw pin Din w nadajniku w stanie wysokim, a pin Dout w odbiorniku również w stanie wysokim. Jednak ta metoda ma ogromną wadę. Po stronie nadawcy możesz mieć tylko jeden przycisk, a po stronie odbiornika możesz mieć tylko jedno wyjście.
Zobacz także: Czym są zielone obligacje i dlaczego jest wokół nich tyle zamieszania?
Jakie są zastosowania zbierania energii RF?
Każdy sprzęt radiowy może być uważany za źródło pozyskiwania energii RF. Zakres częstotliwości i moc robocza nadajnika są określane przez zastosowanie. Mobilne stacje bazowe, stacje radiowe, nadawanie telewizyjne, satelity, nadajniki bezprzewodowej sieci LAN (Wi-Fi) i urządzenia mobilne są najbardziej rozpowszechnionymi źródłami fal radiowych. Zastosowania pozyskiwania energii RF to:
- Źródło zasilania bez baterii.
- Tagi RF do zakupów.
- Zastosowania inteligentnego oświetlenia.
- Technologia ZigBee jest wykorzystywana w inteligentnych przełącznikach automatyki domowej.
- Zastosowania Internetu Rzeczy.
- Ładuje urządzenia
- Inteligentne czujniki potrzebują sposobu na zasilanie.
- Łatwe do wykonania i niedrogie.
- Łatwiejsza implementacja.
Zobacz także: 5 metod pozyskiwania energii słonecznej
Co oznacza układ scalony zbierający energię RF?
Układ scalony RF Energy Harvesting IC to wbudowany menedżer energii otoczenia (AEM) , który może pobierać prąd stały (DC) z generatora, mikroturbiny lub dowolnego innego źródła sygnału RF o wysokiej częstotliwości, a jednocześnie magazynować energię w akumulatorze i zasilać system dwoma niezależnymi, regulowanymi napięciami . Układ scalony RF ma na celu wydłużenie żywotności baterii i docelowo wyeliminowanie głównego elementu magazynującego energię w szerokim zakresie zastosowań bezprzewodowych, w tym w monitoringu przemysłowym, automatyce domowej, transporcie i inteligentnym rolnictwie.
W celu maksymalizacji pozyskiwania mocy układ scalony IC zapewnia efektywny interfejs między źródłem anteny prostowniczej RF o bardzo niskiej mocy (rectenna) a mikro baterią. Aby uzyskać nominalny prąd zasilania, układ scalony Energy Harvester wykorzystuje obwody pozbawione prądu, sterowanie bramką bez nakładania się i źródło prądu podprogowego. Po tym musisz również być ciekawy, w jaki sposób przechwytujesz energię RF.
Jak przechwytywać energię RF?
Historia pozyskiwania energii RF w wolnej przestrzeni sięga końca lat 1950. XX wieku, kiedy opracowano system helikopterów zasilanych mikrofalami. Później pozyskiwanie energii (power harvesting) lub jej konsumpcja zostały zdefiniowane jako strategia pozyskiwania energii ze środowiska zewnętrznego, wykorzystująca różne procesy, takie jak konwersja termoelektryczna, stymulacja wibracyjna, konwersja energii słonecznej i gradienty ciśnienia. Energia RF jest wychwytywana poprzez zbieranie fal RF w danym obszarze za pomocą wysokowydajnych anten o wysokim zysku, a następnie przekształcanie ich w napięcie stałe za pomocą układów prostowniczych. Prostowniki (rectennas) to inna nazwa urządzeń do pozyskiwania energii RF (anteny prostownicze). Głównymi elementami systemu pozyskiwania energii RF są antena i układ prostowniczy, który przekształca energię RF lub prąd przemienny (AC) w prąd stały (DC).
Przeczytaj także: Czy lampy solarne przyciągają owady?
Co blokuje energię RF?
Czy zauważyłeś kiedyś, że wjeżdżając do tunelu lub garażu podziemnego tracisz zasięg radia samochodowego lub telefonu komórkowego? Co blokuje energię fal radiowych, a co pozwala jej swobodnie się przemieszczać? W zależności od grubości i rodzaju materiału, może on blokować lub zakłócać fale radiowe. Folia aluminiowa i inne metale przewodzące prąd, takie jak miedź, mogą odbijać i absorbować fale radiowe, zakłócając ich transmisję. Do najlepszych materiałów ekranujących fale radiowe należą: nikiel, srebro, stal, mumetal, stal wstępnie cynowana , tkaniny przewodzące i przewodzące elastomery.
