Energy Scavenging for Wireless Sensor Networks - 9781402076633

Ogromne zmniejszenie rozmiaru i zużycia energii przez obwody CMOS doprowadziło do szeroko zakrojonych badań opartych na wizji wszechobecnych sieci bezprzewodowych węzłów komunikacyjnych. Urządzenia bezprzewodowe są zwykle zaprojektowane do pracy na bateriach. Jednakże w miarę zwiększania się liczby sieci i zmniejszania się rozmiarów urządzeń wymiana wyczerpanych baterii jest niepraktyczna. Co więcej, bateria wystarczająco duża, aby wystarczyła na cały okres użytkowania urządzenia, dominowałaby w całym systemie i dlatego nie byłaby zbyt atrakcyjna. Istnieje wyraźna potrzeba zbadania alternatywnych metod zasilania tych małych węzłów komunikacyjnych. Dlatego też niniejsza książka koncentruje się na potencjalnych otaczających źródłach energii, które można zebrać lub zebrać, a następnie wykorzystać do zasilania urządzeń elektronicznych małej mocy i bezprzewodowych urządzeń nadawczo-odbiorczych. Pokrótce omówiono szeroki zakres potencjalnych źródeł zasilania. Na podstawie porównania wielu potencjalnych źródeł wybrano powszechnie występujące wibracje jako atrakcyjne i mało zbadane źródło zasilania. Opracowano modele różnych typów przekształtników mocy wykorzystujących zarówno mechanizmy konwersji elektrostatycznej, jak i piezoelektrycznej. Modele zostały sprawdzone w drodze testów prototypów napędzanych wibracjami podobnymi do tych występujących w wielu budynkach przemysłowych i komercyjnych. Na koniec zademonstrowano integrację generatora piezoelektrycznego, obwodu zasilania i niestandardowego nadajnika-odbiornika radiowego. Źródła zasilania stają się wąskim gardłem w powszechnym wdrażaniu bezprzewodowych sieci czujników. W pracy tej dokonano przeglądu wielu potencjalnych alternatywnych źródeł energii otoczenia, które można wykorzystać. Przetworniki drgań na energię elektryczną są szczegółowo badane i na podstawie badań i eksperymentów wykazują, że są atrakcyjnym źródłem zasilania w wielu zastosowaniach.