传输所需的所有信息以在不到10毫秒(ms)的时间内联接。关键是如何用能源优化的器件实施这些协议,并充分利用电压和电流资源。安森美半导体基于其在超低功耗微控制器和助听器音频的专知设计了器件,在6 dBm时的功率预算低至10 mW。 现在有几种产品可以解决挑战:支持Zigbee协议的NCS36510和支持蓝牙低功耗的RSL10。协议的组合与智能电源实施要求得出以下方程式,如图2所示。
ON Semiconductor Technology:安森美半导体技术
IoT Protocols ZIGBEE GP; BLE UNB SubGHz:IoT协议ZIGBEE GP;蓝牙低功耗UNB SubGHz
Harvesters: 能量采集器
图2. IoT应用能耗的「经验法则」
选择能量采集源
图2中的方程式为我们提供了现代低功耗联接和通信协议的能源需求的指导原则。 剩下的就是选择合适的采集源和使用范围。 时间是另一个必须考虑的因素。持续采集方案产生的功率可能很低,但目的是随时间进行累积,因此增益因子很重要。 例如,采集1秒并传输10 ms会产生100的增益。相比之下,采集10秒并传输5 ms会产生2000的增益。电解电容器技术完全支持数秒范围内的能量累积。
基于太阳能的能量采集
以RSL10蓝牙5无线电或NCS36510 Zigbee系统单芯片(SoC)为例,我们可以计算出,在协议传输期间(持续最多10 ms),我们将需要大约10 mA的电流。 对于每秒的传输,我们可以将增益提高100倍。 如果传输每10秒发生一次,则增益将为1000x。 这意味着我们可以为太阳能采集器设定10 mA / 100 = 100 _A或10 mA / 1000 = 10 _A的电流源。
有趣的是,像Ribes Tech的FlexRB-25-3030这样的太阳能电池在200勒克斯(lux)时提供16 _A或在1000 lux时提供80 _A。 这正满足所需。
Working voltage:工作电压
Working current: 工作电流
Maximum voltage: 最大电压
Maximum current: 最大电流
min:最小值
typ: 典型值
max: 最大值
lux: 勒克斯
Current:电流
Voltage:电压
图中显示的J-V曲线在1000 lux光源荧光灯管6500 K下测得
图3. Ribes Tech的FlexRB-25-7030、FlexRB-20-6030的电气规格
使用Ribes Tech的FlexRB-25-3030之类的太阳能电池将使我们能够提供一种自主传感器,以1到10秒的占空比发送蓝牙低功耗或Zigbee帧。
常见照明条件
大多数太阳能电池的特征在于两组照明条件:200 lux和1000 lux。这些条件涵盖了广泛的日常照明,如下表所示
表1. 常见的照明工作条件
*使用在iPhone®6上运行的Velux的Luxmeter应用程序进行的测量。
**不建议将其作为实际配置的工作条件。
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