Как-то так получилось, что вокруг нас почти всегда работает множество передатчиков информации – начиная от аналоговой радиосвязи и телевидения и заканчивая множеством базовых станций мобильной связи и точек доступа Wi-Fi. Излучаемая ими энергия по сути дела пропадает даром, ведь приёмные антенны улавливают лишь мизерную её долю (уж не будем подсчитывать, сколько процентов от всей переданной информации несёт реальную пользу…). А ведь можно собирать эту напрасно пропадающую энергию и питать ею, например, маломощные устройства Интернета вещей. Компания Powercast предлагает оценочную плату P21XXCSR-EVB (см. рисунок), с помощью которой можно получать и запасать энергию сигналов радиочастотных систем передачи информации.
Рис. Внешний вид оценочной платы Powercast P21XXCSR-EVB
Технология накопления энергии (energy harvesting) применяется там, где нет возможности обзавестись стабильным и достаточно мощным источником энергии. Это, в первую очередь, автономные устройства сбора данных – например, уличные термометры с солнечными батареями или иными источниками природной (дармовой) энергии, которые у нас принято называть "альтернативными". Такие устройства не требуют обслуживания для замены батарей и могут годами работать самостоятельно – лишь бы было чем питаться.
Природные источники энергии крайне нестабильны. Человек, порождая новую, техногенную "природу", также создаёт и новые источники дармовой энергии, более стабильные и предсказуемые. Один из них – энергия радиопередатчиков систем цифровой связи. На разработке решений, позволяющих преобразовывать радиочастотную энергию в электричество, специализируется компания Powercast. На новой оценочной плате P21XXCSR-EVB установлены сразу два чипа Powercast – PCC110 и PCC210, рассчитанные на сигналы уровня –6 и –12 дБм, соответственно. Оба чипа оптимизированы для диапазона частот 850-900 МГц, в котором они работают с максимальной эффективностью, а в диапазоне 1800-1900 МГц их КПД несколько снижается.
Таким образом, плата P21XXCSR-EVB позволяет обеспечивать напряжение для зарядки батарей от 2 до 5,5 В, извлекая энергию из сигналов стандартов GSM-850/900/1800/1900, Wi-Fi 2,4 ГГц, ISM USA и Europe RFID (см. таблицу). Для упрощения работы на плате уже установлены конденсатор ёмкостью 220 мкФ и суперконденсатор ёмкостью 50 мФ, а также предусмотрено место под третий конденсатор, который может установить пользователь. Для каждого диапазона частот предназначается отдельный вход, к которому подключается антенна или лабораторный генератор. Рабочий диапазон и конденсатор, который будет использоваться в качестве хранилища энергии, выбирается с помощью переключателей на плате. Также пользователь может задавать с помощью переключателей выходное напряжение преобразователя платы и пороговое напряжение конденсатора, при достижении которого начинается его подзарядка. Для начала работы с платой нужно лишь задать требуемые параметры с помощью переключателей, подсоединить антенну и включить источник сигнала, в роли которого может выступать как лабораторный генератор, так и поставляемый компанией Powercast передатчик, обычный Wi-Fi-роутер или мобильный телефон.
Характеристики оценочной платы P21XXCSR-EVB
|
Параметр |
Условия |
Мин. |
Тип. |
Макс. |
| Входная мощность сигнала в различных диапазонах, дБм | 836,5 МГц | –15 | – | 15 |
| 879,5 МГц | –15 | |||
| 904 МГц | –15 | |||
| 1747,5 МГц | –13 | |||
| 1880 МГц | –12 | |||
| 2450 МГц | –12 | |||
| Выходное напряжение, В | – | 2 | 3,3 | 5,5 |
| Выходной ток, мА | – | – | – | 50 |
| Напряжение на конденсаторе при различных заданных значениях порога, В
|
1,2 В | 1,02 | 1.25 | |
| 0,9 В | 0,9 | 0,945 | ||
| 0,7 В | 0,64 | – | 0,783 | |
| КПД преобразователя, % | Выходной ток – 20 мА | – | 85 | – |
| Рабочая температура, °С | – | –40 | – | 85 |
