Mkusanyiko wa nishati huonekana hasa kama njia ya usambazaji wa nishati ya usambazaji wa nguvu kwa vifaa vya kielektroniki ambavyo vinahitaji kuongezwa kwenye usambazaji wa nishati au nyingine isipokuwa betri. Mara nyingi, programu zinazotumia makusanyo ya nishati mara nyingi hazina nafasi ya kutosha kuchukua kiasi kikubwa. Mifano ya kawaida ni pamoja na teknolojia zinazoweza kuvaliwa kama vile vifaa vya siha na vifaa vya ufuatiliaji wa afya, pamoja na nodi za vitambuzi zisizotumia waya kama vile programu za ufuatiliaji wa hali ya mazingira au muundo.
Kawaida, nishati inayokusanywa kutoka kwa vyanzo vya nishati ya mazingira kama vile nishati ya jua, kutetemeka au tofauti ya joto, inahitaji kutumiwa vyema baada ya mpito, kuongeza, na kuhifadhi kwa muda. Siku hizi, kampuni kadhaa zilizozinduliwa na programu za kukusanya nishati na saketi zilizojumuishwa za usimamizi wa nishati zinazidi kuongezeka. Lakini shinikizo linakabiliwa, kuhakikisha kuwa vifaa hivi vimejumuishwa sana kuwezesha operesheni ya kazi anuwai, na saizi inapaswa kuwa ndogo iwezekanavyo. Hakuna shaka kwamba matumizi ya nguvu ya vifaa yenyewe ni ya chini sana.
Makala haya yataangazia mahitaji madogo ya soko la vifaa vya kielektroniki vinavyovaliwa kwa haraka na matumizi yake yanayohusiana, na kujadili hivi majuzi, chaja ya BQ25570 ya kuongeza na vigeuzi vilivyounganishwa, na mfululizo wa vibadala sawa na vipengele vya ziada. Nakala hii itarejelea mwongozo wa mtumiaji wa TI, itaelezea jinsi ya kutumia kifaa kwa ufanisi ili kuongeza nguvu ya chini, nafasi / kikomo cha uzito.
Vipengele zaidi Leo, ni vifaa vinavyovaliwa zaidi ambavyo hufuatilia mpango wa usawa wa kufuatilia hali ya afya na kutoa hali ya utunzaji wa afya na kutoa huduma za matibabu. Kama vifaa vingi vya kubebeka, hali hii itakuza kuongezeka kwa kazi za vifaa na wateja wanatarajia. Ikiwa kifaa cha GPS kimeunganishwa kwenye kifuatilia mapigo ya moyo, fuatilia nambari ya simu ya kurekodi au njia inayoendeshwa, kifuatilia mapigo ya moyo kitapendelewa zaidi. Hivi sasa, vifaa vya kisasa vya ufuatiliaji wa afya vinavyoweza kuvaliwa vinaweza kufuatilia shinikizo la damu, joto la mwili, maudhui ya oksijeni ya damu, kiwango cha moyo na shughuli.
Kielelezo cha 1: Mkusanyiko wa nishati utakuwa teknolojia muhimu katika programu nyingi za vifaa vya kielektroniki vinavyoweza kuvaliwa.
Kushoto: Soksi mahiri za Sensoria, zilizo na sensorer za shinikizo, zinaweza kuwasiliana na pete za miguu kupitia Bluetooth kusaidia kutambua na kuboresha mkao wa mbio (kisigino / mguu). Sensorer nyingine zinaweza kufuatilia rekodi, kasi, kalori za matumizi, urefu, na umbali.
Kulia: Taasisi ya Fraunhofer R & D Vifaa vya usaidizi vinavyovaliwa kwa ajili ya kikundi cha wazee vinaweza kutoa mfululizo wa huduma zinazoweza kupangwa kama vile kuchukua vikumbusho vya madawa ya kulevya, ufuatiliaji wa afya na simu za usaidizi wa dharura.
Muunganisho usiotumia waya hurahisisha kuhamisha na kuhifadhi data iliyokusanywa kwa uchanganuzi wa baadaye. Mitandao ya sensa zisizo na waya kama sehemu ya Mtandao wa Vitu, ni muhimu katika matumizi kama vile majengo yenye akili na ufuatiliaji wa mazingira, na data kutoka kwa sensorer nyingi katika programu hizi lazima ziandaliwe. Kwa sababu hii, vitambuzi vilivyounganishwa, saketi za masafa ya redio, na vidhibiti vidogo vilivyo sahihi zaidi vinazidi kuongezeka katika saa mahiri, kichunguzi cha kibayometriki, bidhaa za vitambulisho, nodi za vitambuzi na programu zingine zinazoweza kuvaliwa au za mbali.
Walakini, vifaa vile vya kazi anuwai vinapaswa kupendelewa, isipokuwa kwa maisha ya betri inayofaa, inahitaji pia uzani mwepesi, saizi ndogo na faraja. Wabunifu wametumia mbinu za kukusanya nishati ili kutumia vyema nishati ya mazingira kama vile joto la mwili au nyayo, ili betri iendelee kuchaji. Katika vifaa fulani (kama vile vifaa vilivyopandikizwa), nishati iliyokusanywa ndiyo chanzo pekee cha nishati.
Kwa hivyo, ukusanyaji wa nishati unaweza kuonekana kama teknolojia ya angavu ambayo inaweza kutumika badala ya betri, na inaweza kufikia kiwango kidogo cha betri inayoweza kuchajiwa tena. Kwa kifaa chochote kinachotumiwa na betri au nishati inayotolewa, usimamizi wa nguvu ni muhimu sana. Ili kuhakikisha utendaji mzuri na utendaji mzuri wa matumizi ya nguvu nyingi, kawaida vifaa vya umeme visivyo kawaida, inahitaji usahihi na usahihi fulani. Watengenezaji kadhaa wa IC wamelenga soko hili, ikiwa ni pamoja na Vifaa vya Juu vya Linear, Cymbet, Linear Technology, Maxim Integrated, Spansion, StMicroelectronics, na Texas Instruments.
Ikilinganishwa na kizazi cha zamani cha nguvu, kizazi kipya cha vifaa vya umeme ni kubwa, kiasi ni kidogo, na matumizi ya nguvu ni ya chini. Kwa nadharia, kifaa hicho kitapata nishati inayosababisha, na kisha ubadilishaji na / au kuongeza, na mwishowe itasambazwa moja kwa moja kwenye mfumo au kifaa cha kuhifadhi nishati kinachoweza kuchajiwa. Baadhi ya miundo inaweza kuwekwa kwa aina ya kifaa cha kuhifadhi nishati kama vile supercapacitor au kitufe cha ioni cha lithiamu. Pia kuna miundo mingine inayotumia vifaa vingi vya kuhifadhi nishati. Vile vile, muundo fulani unaweza kujitolea kwa aina ya ukusanyaji wa nishati, na kuna miundo mingine ambayo inasaidia aina nyingi za nishati.
Jambo la kuzingatia ni voltage ya kuanza inayohitajika kwa programu tofauti. Baadhi ya programu zimeanzishwa hadi 20 mV, lakini utendakazi unaweza kuwa mdogo, na vipengee vya ziada vya ziada vinahitajika ili kutoa usimamizi wa kutosha wa nguvu. Vipengele vilivyo na ujumuishaji wa hali ya juu vinaweza kuwa na saizi ndogo, na jumla ya tuli ya chini iko chini, lakini voltage ya kuanza zaidi inaweza kuhitajika kuifanya iwe tegemezi zaidi kwa kiwango cha chini kabisa cha nishati ya uhifadhi. Vifaa vingine vinalenga sana, vimejitolea kwa nodi za sensorer za nguvu za chini. Vifaa vingine vitaauni viwango vya juu vya voltage ya uingizaji ili kukidhi mahitaji kulingana na vifaa vya udhibiti mdogo, lakini kwa programu za kukusanya nishati, vifaa hivi vidogo vyenyewe ni vya chini sana.
Ni muhimu kwamba IC ya usimamizi wa nishati inahitaji kunyumbulika vya kutosha ili kushughulikia nishati ya vipindi na nishati inayokusanywa (mara nyingi si thabiti, na mara nyingi kukusanya kiasi). Hii lazima izingatiwe katika muundo wa mfumo, yaani uwezo wa kutosha wa kuhifadhi nishati, inawezekana kutoa umeme wa kila wakati inapohitajika. Hii inategemea kwa kiwango kikubwa juu ya masafa ya kusoma ya sensa, na kiwango cha usambazaji wa data na masafa ya usafirishaji.
Ujumuishaji wa hali ya juu Texas INSTRUMENTS hutoa anuwai ya vifaa vidogo vya nguvu ya chini kwa programu za kukusanya nishati, ikijumuisha IC za usimamizi wa nishati, miunganisho isiyo na waya na vidhibiti vidogo. BQ25570 ya hivi karibuni ya kampuni ni mkusanyiko mkubwa wa nishati ya suluhisho la usimamizi wa nguvu ya kike. Inakidhi viwango vyote na mbinu za kukusanya nishati na viwango vyote vya matumizi ya nguvu.
Kifaa hicho ni kompakt, kwa kutumia kifurushi cha 3.5 x 3.5 mm QFN cha risasi 20, umeme wa chini-chini wa sasa ni 488 NA (thamani ya kawaida), na hali ya usafirishaji ni. 1881.5 NA. Kwa kuongeza, pia kuna moduli ya tathmini ya BQ25570EVM. Kwa bidhaa za kina na habari ya matumizi, tafadhali rejelea mwongozo wa mtumiaji wa bodi ya vipimo na tathmini 2.
Kifaa bado kinahitaji capacitor ya nje na kontena, lakini kwa sababu ya ujumuishaji wa hali ya juu, inaweza kupunguza hitaji la vifaa vya ziada. Vifaa ni bora kwa mitandao ya sensorer isiyo na waya yenye nguvu kali na mahitaji ya kiutendaji, kutekeleza moduli ya masafa yenye nguvu ya juu (PFM) kuongeza sinia na suluhisho la ubadilishaji wa nguvu ya kike. Tazama Mchoro wa 2 hapa chini: Kifaa kinaweza kutumika kwa kushirikiana na aina mbalimbali za nishati ya kuzuia umeme, ikijumuisha photovoltaic (sola), jenereta ya thermoelectric (TEG), na kirekebishaji cha AC/DC na jenereta za piezoelectric. Kutoka hali ya baridi ya kuanza, kibadilishaji cha umeme cha DC / DC cha kifaa / chaja kima cha chini cha voltage ya kifaa ni 330 mV. Dhana yake inategemea: ugavi wa umeme wa pembejeo hutoa angalau 5 μW (kawaida), na pato la kubadilisha mzigo ni chini ya 1 μA ya kuvuja sasa (ikiwa ni pamoja na kipengele cha uhifadhi wa kuvuja sasa). Walakini, voltage ya pato la kubadilisha nguvu hufikia 1.8 V baada ya kukimbia, na voltage ya 100 MV inayohitajika kwa kifaa inaweza kupatikana kutoka kwa chanzo cha kukusanya nishati.
Kigeuzi cha buck kinapatikana kwanza kutoka kwa pato la kibadilishaji cha kuongeza ili kupata nguvu ya pembejeo, na kisha hufanya mchakato wa kushuka, na hatimaye hutoa voltage ya marekebisho kwa pini ya pato. Kibadilishaji cha dume hutumia udhibiti wa PFM kurekebisha voltage ili kuiwezesha karibu na thamani iliyowekwa na msuluhishi wa voltage inayoweza kupimwa ya mtumiaji. Ya sasa kupitia inductor inadhibitiwa na mzunguko wa ndani wa kugundua wa sasa. Kutoka wakati wa hali ya utoaji, muda ni karibu 100 ms, kutoka kwa hali ya kusubiri huanza kwa kasi, lakini hii inategemea ukubwa wa capacitor ya pato.
BQ25570 inaweza kutumika na vifaa anuwai vya kuhifadhi, pamoja na capacitors, supercapacitors, betri za lithiamu za ion, na betri zingine za kemikali. Wakati mfumo uko katika hali ya chini ya nguvu au usingizi, mtoza atatoa nishati ya kutosha ya umeme ili malipo ya kipengele cha kuhifadhi. Wakati mtozaji wa nishati haifanyi kazi, betri au capacitor lazima iwe na nguvu ya kutosha ili kuimarisha mzigo wa mfumo mzima. Kipengee sawa cha kuhifadhi 100 μF inahitajika kuchuja mapigo ya sinia ya PFM.
Kulingana na mwongozo wa mtumiaji wa TI, tofauti kuu kati ya betri na supercapacitor ni kwamba kuna wachache kwenye betri, na hata chini ya kiwango fulani cha voltage, na kuna supercapacitor. Waumbaji wa mfumo wanahitaji kutambua kuwa kuna uvujaji mkubwa wa sasa, ambao ni sawa na mzigo wa DC kwenye pato la kubadilisha nguvu.
Upeo wa Ufuatiliaji wa Pointi za Nguvu (MPPT) unarejelea nishati yenye nguvu zaidi na usimamizi wa seli ya photovoltaic (70 hadi 80%) na TEG (50%). Kazi zingine ambazo vifaa vinavyotumiwa na betri usimamizi mzuri wa nishati ni pamoja na: upitishaji wa betri na ulinzi wa chini ya nguvu, kuzima mafuta kiatomati kwa betri inayoweza kuchajiwa ya lithiamu. Ufuatiliaji sahihi wa hali ya betri ni kipengele kingine muhimu. Ikiwa mfumo unaweza kuingia katika hali ya kutokua, inahitajika pia kusababisha kazi ya kushuka kwa mzigo wa sasa.
Vifaa mbadala na vifaa vya kuongeza kazi za BQ25504 na BQ25505 zilizozinduliwa na Ti zinafanana, lakini sasa ya quiescent ni chini ya 325 NA. Vifaa vyote viwili vina vifaa vya uhuru wa dereva wa lango la multiplexer la nguvu nyingi, mara baada ya kuanza, kuruhusu mfumo kupata nishati kutoka kwa vyanzo vya ukusanyaji wa nishati na betri za msingi, kuhakikisha kuwa nguvu ya kila wakati hutolewa wakati inahitajika, hata wakati mtoza haipatikani Inaweza pia fanya kazi vizuri. Umeme wa chini-chini ni muhimu sana wakati mfumo hauna uwezo wa kuzima, ili maisha ya betri yaweze kupanuliwa.
Ikiwa ukubwa na uzito ni tatizo, TI inapendekeza BQ25100, ambayo ni chaja ya betri ya mstari yenye nguvu ya chini, inayofaa hasa kwa vifungo vya ioni za lithiamu. Kifaa kimefungwa na 0.9 x 1.6 mm WCSP, inasaidia hadi voltage ya pembejeo ya 30 V, ikiruhusu sasa ya kuchaji haraka kudhibitiwa kwa usahihi ndani ya 10 mA hadi 250 mA.
Vifaa vya ziada vya TPS82740A na moduli za kubadilisha fedha za TPS8274B zinaauni 200 mA pato la sasa, ufanisi wa ubadilishaji ni wa juu hadi 95%, mkondo tulivu unaotumiwa ni 360 NA pekee, na 70 NA ni 70 NA. Kifurushi cha 6.7 mm2 kina kidhibiti cha kubadili, indukta, na capacitor ya I / O. Kwa kuunganisha vifaa vyote muhimu vya kupita, kiasi cha kifaa ni ndogo kwa 75% kuliko suluhisho sawa. TPS82740A ni matumizi ya voltage ya chini, na TPS8274B ina huduma ya "DCS Control", ambayo inafaa kwa usimamizi wa nguvu, kama Ti, kwa, kwa mfano, Ti. Mfululizo wa MSP430
kwa kumalizia Ili kuchagua matumizi ya teknolojia ya kukusanya nishati, chagua IC ya usimamizi wa nguvu inayofaa, unahitaji kuzingatia kwa makini mahitaji ya nguvu ya mfumo, uwezo wa kuzalisha nishati na uwezo wa kuhifadhi nishati. Katika ncha za chini za anuwai ya umeme (kama vile nodi za sensorer zisizo na waya), au ikiwa nishati inayotokana na TEG ni ndogo sana, uteuzi wa kifaa ni mdogo zaidi. Ikiwa ukubwa mdogo na uzito mdogo ni kipaumbele bora, basi chagua ushirikiano wa juu, kama vile kadhaa ya makala hii, labda suluhisho bora zaidi.
bidhaa zetu nyingine:
