Récupération d'énergie RF

Il existe de nombreux appareils sans fil dans le monde qui rendent la vie des gens facile et confortable à bien des égards, mais tous ces appareils sans fil doivent être rechargés encore et encore pour les utiliser. Mais que se passe-t-il si, nous pouvons utiliser la même fréquence radio qui transfère les données, pour charger les appareils. Cette technologie réduirait ou omettrait l'utilisation de piles pour alimenter le circuit à l'intérieur de l'appareil. L'idée est de récolter l'énergie de la radiofréquence en utilisant les antennes au lieu de générer de l'énergie à partir du mouvement ou de l'énergie solaire. Cet article traiterait en détail de la récolte d'énergie RF.

Comment fonctionne la collecte d'énergie RF?

Il existe de nombreuses sources de RF disponibles, mais la chose importante à comprendre est d'abord: Comment convertir les RF en énergie ou en électricité ? Le processus est assez simple, c'est comme le processus normal d'une antenne recevant un signal. Alors, comprenons le processus de conversion à l'aide d'un simple diagramme.

La source (peut être n'importe quel appareil ou circuit électronique qui) transmet des signaux RF et le circuit d'application, qui a un circuit intégré pour la conversion d'énergie, reçoit le RF, qui provoque alors une différence de potentiel sur la longueur de l'antenne et crée un mouvement de charger les porteurs à travers l'antenne. Les porteurs de charge se déplacent vers le circuit de conversion RF en CC, c'est-à-dire que la charge est maintenant convertie en courant CC en utilisant le circuit qui est stocké temporairement dans le condensateur. Ensuite, en utilisant le circuit de conditionnement de puissance, l'énergie est amplifiée ou convertie à la valeur de potentiel souhaitée par la charge.

Il existe de nombreuses sources qui transmettent des signaux RF comme les stations satellites, les stations de radio, Internet sans fil. Toute application dotée d'un circuit de récupération d'énergie RF recevrait le signal et le convertirait en électricité.

Le processus de conversion commence lorsque l' antenne de réception reçoit le signal et provoque une différence de potentiel sur la longueur de l'antenne, ce qui entraîne en outre un mouvement dans les porteurs de charge de l'antenne. Ces porteurs de charge de l'antenne se déplacent vers le circuit d'adaptation d'impédance connecté à travers les fils. Le réseau d'adaptation d'impédance (IMN) garantit que le transfert de puissance de l'antenne (source RF) au redresseur / multiplicateur de tension (charge) est maximal. L'impédance dans un circuit RF est aussi importante que la résistance dans le circuit CC pour un transfert de puissance optimal entre la source et la charge.

Le signal RF reçu au niveau de l'antenne a une forme d'onde sinusoïdale, c'est-à-dire est un signal CA et doit être converti en signal CC. Après avoir traversé IMN, le circuit redresseur ou multiplicateur de tension redresse et amplifie le signal selon les besoins de l'application. Le circuit redresseur n'est pas un redresseur demi-onde, pleine onde ou en pont, mais plutôt un circuit multiplicateur de tension (un redresseur spécial) qui redresse le signal et amplifie également le signal redressé en fonction des besoins de l'application.

L'électricité convertie du courant alternatif au courant continu à l'aide d'un multiplicateur de tension passe au circuit de gestion de l'alimentation qui utilise un condensateur ou une batterie pour stocker l'électricité et la fournit à la charge (application) chaque fois que nécessaire.

Quels sont les s

Comme mentionné précédemment, il existe de nombreux appareils utilisant des signaux RF, cela signifie qu'il y aurait de nombreuses sources pour recevoir le signal RF pour collecter l'énergie.

Les sources RF qui peuvent être utilisées comme source d'énergie sont:

• Stations de radio: Anciennes mais dignes, les stations de radio émettent régulièrement des signaux RF qui peuvent être utilisés comme source d'énergie.
• Stations de télévision: C'est aussi une source ancienne mais digne qui envoie des signaux 24/7 et est considérée comme une bonne source d'énergie.
• Téléphones mobiles et stations de base: des milliards de téléphones mobiles et leurs stations de base émettent des signaux RF qui, par conséquent, sont une bonne source d'énergie.
• Réseaux sans fil: il existe un certain nombre de routeurs Wi-Fi et d'appareils sans fil présents partout et ils devraient également être considérés comme une bonne source pour récupérer l'énergie des RF.

Ce sont les principaux appareils présents partout dans le monde qui sont les principales sources de RF qui peuvent être utilisées pour récolter de l'énergie, c'est-à-dire générer de l'énergie électrique.

Applications pratiques de la récolte d'énergie radio

Certaines des applications d' Energy Harvester utilisant un système RF sont répertoriées ci-dessous:

• Cartes RFID: La technologie RFID (Radio Frequency Identification) utilise le concept de récupération d'énergie qui charge son «étiquette» en recevant le signal RF du lecteur RFID lui-même. L'application peut être vue dans les centres commerciaux, les métros, les gares, les industries, les collèges et bien d'autres endroits.
• Recherche ou évaluation: La société Powercast a lancé un tableau d'évaluation - «P2110 Eval board» qui peut être utilisé à des fins de recherche ou pour l'évaluation de certaines nouvelles applications en tenant compte de la puissance requise et reçue et des modifications à apporter après l'évaluation.

En dehors de ces applications pratiques, il existe de nombreux domaines dans lesquels la technologie de récolte d'énergie peut être utilisée comme dans la surveillance industrielle, l'industrie agricole, etc.

Limitations de la collecte d'énergie RF

Avec de bonnes applications et un certain nombre d'avantages, il y a aussi certains inconvénients et ces inconvénients sont dus à la limitation existante dans cette chose.

Les limites du système de récupération d'énergie RF sont donc:

• Dépendance: La seule dépendance du système de récupération d'énergie RF est la qualité des signaux RF reçus. La valeur RF peut être réduite en raison de changements atmosphériques ou d'obstacles physiques et peut résister à la transmission du signal RF, ce qui entraîne une faible puissance en sortie.
• Efficacité: puisque le circuit est composé de composants électroniques qui perdent leur fonctionnalité avec le temps et donnent de mauvais résultats s'ils ne sont pas modifiés en conséquence. En conséquence, cela affecterait l'efficacité du système dans son ensemble et fournirait une sortie incorrecte en retour.
• Complexité: Le récepteur du système doit être conçu en fonction de ses applications et du circuit de stockage d'énergie, ce qui le rend plus complexe à construire.
• Fréquence: tout circuit ou appareil conçu pour recevoir un signal RF pour récolter de l'énergie peut être conçu pour ne fonctionner que sur une seule bande de fréquences et non sur plusieurs. Donc, il est seulement limité à ce spectre de bande.
• Temps de charge: La puissance de sortie maximale de la conversion est en milliwatts ou microwatts. Ainsi, la puissance requise par l'application nécessiterait beaucoup de temps pour être produite.

En dehors de ces limitations, la récolte d'énergie utilisant la radiofréquence (RF) présente de nombreux avantages, ce qui lui permet d'être appliquée dans l'industrie de l'automatisation, l'agriculture, l'IOT, l'industrie de la santé, etc.

Matériel de collecte d'énergie RF disponible sur le marché

Le matériel disponible sur le marché qui prend en charge la collecte d'énergie par radiofréquence est:

• Powercast P2110B: La société Powercast a lancé le P2110B qui peut être utilisé pour l'évaluation ainsi que pour une utilisation basée sur l'application.

• Applications:
  • Capteurs sans fil sans batterie
    • Surveillance industrielle
    • Grille intelligente
    • La défense
    • Automatisation du bâtiment
    • Gaz de pétrole
  • Recharge de la batterie
    • Cellules bouton
    • Cellules à couche mince
  • Electronique basse puissance

• Traits:
  • Haute efficacité de conversion
  • Convertit les signaux RF de bas niveau permettant des applications à longue portée
  • Sortie de tension régulée jusqu'à 5.
  • Courant de sortie jusqu'à 50mA
  • Indicateur de force du signal reçu
  • Large plage de fonctionnement RF
  • Fonctionnement jusqu'à -12 dBm d'entrée
  • Réinitialisable de l'extérieur pour le contrôle par microprocesseur
  • Plage de température industrielle
  • Conforme RoHS

• Powercast P1110B: Semblable au P2110B, Powercast P1110B possède les fonctionnalités et applications suivantes.

• Traits:
  • Efficacité de conversion élevée,> 70%
  • Basse consommation énergétique
  • Sortie de tension configurable pour prendre en charge la recharge des batteries Li-ion et alcaline
  • Fonctionnement à partir de 0 V pour prendre en charge la charge du condensateur
  • Indicateur de force du signal reçu
  • Large plage de fonctionnement
  • Fonctionnement jusqu'à -5 dBm de puissance d'entrée
  • Plage de température industrielle
  • Conforme RoHS

• Applications:
  • Capteurs sans fil
    • Surveillance industrielle
    • Grille intelligente
    • Surveillance de l'état de la structure
    • La défense
    • Automatisation du bâtiment
    • Agriculture
    • Gaz de pétrole
    • Services sensibles à la localisation
  • Déclencheur sans fil
  • Électronique de faible puissance.

Ce sont les deux dispositifs de récupération d'énergie basés sur RF disponibles sur le marché et développés par la société Powercast.

Utilisation de la collecte d'énergie RF dans les applications IOT

Avec la popularité croissante de l'Internet des objets (IoT) dans l'automatisation des appareils électroniques, des applications IoT sont en cours de développement pour les foyers et les industries, qui pourraient potentiellement rester alimentées pendant des années en attendant un déclencheur. Grâce à la capacité de récupération d'énergie, de tels appareils peuvent littéralement extraire l'énergie de l'air pour recharger leurs propres batteries ou récolter suffisamment d'énergie de l'environnement pour qu'une batterie ne nécessite même pas de source d'alimentation externe pour se recharger. Ces capteurs auto-alimentés sont désormais généralement appelés « zéro puissance»capteurs sans fil pour leur capacité à fournir des données de capteur directement sur un cloud IoT, en utilisant une passerelle sans fil sans source d'énergie apparente. En exploitant l'énergie des sources d'énergie RF disponibles, une nouvelle génération de dispositifs sans fil à très faible puissance (ULP), tels que les capteurs IoT, peut être développée pour des applications nécessitant peu d'entretien, telles que la surveillance à distance.

La récupération d'énergie est considérée comme une technologie «d'accompagnement» des communications sans fil car elle peut permettre une autonomie prolongée de la batterie pour les appareils mobiles et éventuellement un fonctionnement sans batterie pour certains appareils électroniques.