Cherezoff - 股票.Adobe.com.
为物联网设备供电:电池、能量收集或两者兼而有之?
电池可能是当今物联网设备的首选电源，但能量收集选项正在出现，注定会在创建超低电力系统中发挥重要作用。
物联网的部署需要使用定期传输数据的智能、小型化硅芯片传感器。这些设备通常安装在难以触及或危险的地方，为它们供电并非易事。
到目前为止，电池已经存在主要是看作为IOT推动的起点。然而，能量收集技术，从外部来源获得电力，如太阳能，热，风和振动，使其在物联网上设定了景点。事实上，许多新的物联网系统现在将电池与能量收集功能相结合，以利用环境能量，同时具有备用电池备份。
那么，为物联网系统提供动力的最佳方式是什么——能量收集技术还是电池，或者两者兼而有之?任何决定都要视情况而定。
“IoT设备的动力被行业广泛变化，”451次研究分析师Christian Renaud说。“工厂设备的适用性与半卡车或农业传感器不同。它因工业而异，甚至是亚用例。
能源采集成为现实世界物联网电源的一种选择
到目前为止，尽管有巨大的电力潜力，但能源收获并没有真正取消。有很多物联网用例，电池是一个很好的选择，特别是如果它们涉及少数传感器。但是，智能城市或大型工业设施，甚至每年需要改变的电池的电池 - 甚至每年都要改变 - 打开丢失数据的风险。
基督教Renaud“在智能建筑中，在可能有改造或棕色地区的应用程序，我们正在看到用于照明，加热，通风和空调的占用传感器的能量收获用例较低的建筑物能源成本雷伯德说。
在过去的10年里，能量收获技术已经走了很长的路要走。用于建造能源管理系统的早期装置 - 例如，从未使用的区域关闭和重新排出的气流 - 高效并节省了金钱，但真的只对55,000平方英尺的建筑物才有意义。
“许多玩家的安装成本是不合理的，因此我们决定减少安装部件并简化它，这使得能量 - 能源提供商的业务总监Christian Pennisi表示，这是一个较大的部分。”收获技术。
能量收集提供了硬接线的可靠性，但与简化安装的多功能性，你从电池得到。“我们推荐一个与能量采集器集成的备用电池，这样你就可以保持电池70%以上的容量，并在需要时提供电力，”Pennisi说。“我们把它看作是能量收集和电池存储的融合，而不是两者的结合。”
Jennova提供了一种电源管理电路，可以与任何能量收集传感器一起工作。“你有自己的传感器，这取决于你想如何收集能量压电，热电，涡轮电，振动，光伏或其可能是什么 - 并且这个电路板采用输入并将其转换为可用的电源，放大电压并确保您获得良好的DC OUT，“Pennisi解释说。”它还有一个集成电池管理芯片，足以帮助保持电池充电的电池直接为设备电源直接供电。“
虽然Jennova目前仍然将研发进入其他类型的能量收集，但该公司对其预期成为“三大”能量收集平台的迈进：Photovoltaic，周围无线能量和振动。“这些可能是获奖者，因为我们可以将成本降低到市场将承受的一点，”Pennisi表示，补充说，“他们也将是最不侵入的装置”。
企业终于看到了能源收获的价值，因此他们开始采取行动。“而不是炒作，人们正在理解利益并询问是否有一个可能为他们工作的解决方案，”Pennisi说。“现在的公司更有可能聘用现在找到这些解决方案。”
现在还不要把电池数完
当能源收集在物联网领域取得进展时，许多公司正在采取行动物联网能力的挑战进入自己的手，降低他们的设备的功耗，以减轻电池上的需求。影响功耗的关键领域是连接和范围。
例如，部署越远程，电池寿命需要越长，以消除频繁更换的需求。雷诺认为，每一辆卡车都意味着损失利润和更长的投资回报率曲线。这有助于推动人们对低功耗广域网络的兴趣，例如洛拉和[窄带-IOT.]因为传统的蜂窝连接会在几天或几周内通过更大的电池吹扫，“他解释说。
简而言之，连接电源要求。
电源传感器和设备的未来
在研发领域，一种用于电力的无数能源收获方案物联网传感器和设备正在出现，以及减少电力使用的系统。
麻省理工学院的一组研究人员开发了一种完全灵活的设备，可以将Wi-Fi信号的能量转换为电能，这可能是未来推动物联网发展方向的一个例子。
“我们提出了一个未来的电力电子系统的新方法,通过收集wi - fi能源的方式轻松地集成在大面积——把情报我们周围的每一个对象,”托马斯·帕拉西奥斯说,教授在美国麻省理工学院的电气工程和计算机科学。
该组创建了一个“redenna” - 一个设备转换AC电磁波进入直流电力 - 使用柔性射频天线捕获电磁波 - 包括携带Wi-Fi的电磁波 - 作为交流波形。然后，天线连接到由二维半导体制成的装置，该装置仅厚的几个原子。AC信号进入半导体，将其转换为可用于为电源电子电路或再充电电池的DC电压。
这种无电池设备被动地捕获并将普遍存在的Wi-Fi信号变换为有用的直流电源，并且由于该装置是柔性的，因此可以在卷到卷的过程中制造，以覆盖非常大的区域。
在实验中，该小组的整流天线在Wi-Fi的典型功率水平(约150微瓦)下产生约40微瓦的功率，这足以点亮LED或驱动硅芯片。
由于新加坡国立大学（NUS）的研究人员来说，路径动力设备的另一本瞥见是picowatt-power唤醒定时器这将使物联网传感器节点的最低能耗降低1000倍。
这款廉价的“电池较少”的唤醒定时器是一种片上电路，将功耗降至真正的Picowatt范围 - 比SmartWatch低10亿次。
新加坡国立大学电子与计算机工程系副教授马西莫·阿利托(Massimo Alioto)说，这种警钟“与传统技术不同，不需要任何额外的电路，传统技术需要消耗至少1000倍的电力的外围电路，例如电压调节器。”“这是朝着加速物联网基础设施发展迈出的一步，并为大胆的发展铺平了道路物联网设备的小型化持久的行动。”
新加坡国立大学的发明降低了嵌入在物联网传感器节点中的唤醒计时器的功耗。“在典型的办公室照明下，我们的新型起床计时器可以由一个非常小的芯片太阳能电池供电，它的直径和一根头发差不多。它也可以由毫米级电池维持几十年，”Alioto说。
这些只是两个快速的，最近的例子是全球研究人员所做的惊人工作，以帮助让您更容易地为IoT的未来供电。
“如果你能得到低功耗广域互联到爱荷华州或西德克萨斯州，你就不需要把电力拖到那里，可以把电池更换放在维修油箱、泵和农业传感器的技术人员的值勤名册上。”Renaud说。
他补充说，这个公式计算的是，为了避免频繁的卡车滚动，设备需要保持供电多长时间，这本身是由特定频率下的连接、交通和数据量决定的。因此，使用低功率网络的小型更新可以存在于更小的电池上。这种部署的一个例子就是劳拉农业传感器他补充说，移动运营商Orange在法国各地广泛部署了该系统。
连接和范围不是影响功耗的唯一事情。消费者倾向于考虑一系列设备将如何共同努力，他们只是假设他们在硅实验室的无线嵌入式系统高级产品经理Matt Maupin表示，提供了一种技术组合来削减Wi-电池供电的物联网设备的一半电量消耗为一半。
他说:“从物理学的角度来看，要让多个无线电设备在一个小型设备内同时工作，有很多技术挑战。”这包括这些设备之间的天线分离。用外行人的话说就是:输出功率是指你说话的声音有多大，而灵敏度是指你的听力有多好。有一种叫做‘屏蔽性能’(blocking performance)，也就是我在酒吧或其他地方跟你说话时，你过滤掉一切并听到我说话的能力，”他说。
毛原补充说，硅实验室相信无线电性能是低功耗的关键因素。“无线电表现越好，它将越可靠，而且需要少需要重新传输，这绘制了更多的力量，”他说。
但在电力、通信和范围方面有许多权衡。这也是硅实验室在进行低功耗设计时所关注的问题。
“我们还处理”非托管共存“，这涉及所有这些无线电近在咫尺，”毛班素说。“这真的是我们的收音机推出另一个信号的能力，它不想，如Wi-Fi，只听，说，ZigBee信号。我们在设计中权衡了实现这一点的能力。现在所有东西都有Wi-Fi，所以我们需要这么做。”
标题20.
最近驱动超低功率需求的一个因素是标题20.是加州能源委员会在州家电效率规定更新中采用的标准。它于2019年7月1日生效，并制定了任何销售照明电器的公司，包括LED灯泡，符合某些标准。
硅实验室的Maupin说:“它专门针对被称为‘待机电源’或‘吸血鬼电源’的连接端，它的基本原理是，如果LED灯是关闭的，但在待机模式下连接到网络，灯泡整个寿命平均只能吸0.2瓦的电。”
即使一个连接灯泡是关闭的，技术上，收音机仍在上，连接到互联网和绘图电源。“低功耗对于线路供电的设备很重要，因为当您连接所有这些时，您不想在他们没有积极工作时画出大量功率，”Maupin指出。
本质上，他说，标题20挑战了该行业设计了消耗远低于电力的系统。
例如，硅实验室的一种设备的输出功率和灵敏度的组合约为123分贝-毫瓦(dBm)。“与最接近的竞争对手(约110 dBm)相比，我们的dBms要好13个，”莫平说。“我们有两倍的射程。这意味着我们将获得更可靠的通信，更少的重试，总体上更低的网络流量和电力消耗。”
设计师需要考虑的另一件事是测量对强大范围的需要，需要电池寿命。“设计人员可以选择正确的解决方案，这将根据满足其需求的功耗给予他们最好的整体性能，”毛班素补充道。
