【導讀】無線傳感器節點正越來越多地應用于我們的日常生活中，因為它們適合在多種多樣以及難以到達的環境中使用。它們不需要接通電源，因為它們通常都連接到電池。

無線傳感器節點正越來越多地應用于我們的日常生活中，因為它們適合在多種多樣以及難以到達的環境中使用。它們不需要接通電源，因為它們通常都連接到電池。然而，電池的續航能力是有限的，電量用完的電池必須進行更換或充電，但更換電池需要花費時間和精力，并可能產生非常高的成本。如果能延長電池續航時間，就可以避免這樣的問題，同時還意味著長壽命應用也可以使用獨立的傳感器節點。這可以借助能量收集來實現。能量收集器可以從環境中收集可用的能量，如機械能、熱能或光伏能量，并將其轉化為電能。本文將展示不同的能量收集技術和有效存儲所收集的能量所需的電路。

能量收集技術

無線傳感器節點 (WSN) 可以感知、處理和傳輸特定的參數。它們對于環境和結構監測具有重要意義，在醫療領域也應用于監測人體健康。它們通常由電池供電，并且經常長時間使用，所以電池續航時間對它們而言至關重要。

這些傳感器節點通常用在難以到達的地方，要在電量用完時進行充電或更換電池，會是一件非常昂貴的事情。目前有多種方法可以降低WSN能耗并大幅延長電池續航時間，包括調節WSN內部的功耗，以及通過編程的方式根據忙閑度來控制其運行，使之在通常情況下持續運行在低功耗模式（深度睡眠）下，只在較短的時間內激活以便執行數據采集、計算、測量和通信等任務。

許多新興應用都需要數十年的網絡壽命，僅靠電池已經難以滿足需求。如果要將無線傳感器部署到運行時間超出電池續航能力的長期應用中，可以通過能量收集器來延長電池續航時間，確保WSN能夠自我供電，最終達到所需的續航時間，具體實現方式如(圖1)所示。

圖1：由能量收集供電的無線傳感器節點示意圖（圖源：貿澤電子）

要借助能量收集器為WSN供電，首先要調查可用的環境能量來源，主要包括光、熱、機械振動、射頻 (RF) 和風。要將從這些能量來源收集的能量轉變為電能，需要采用相應的換能裝置，例如通過光伏電池收集室內照明能量、通過壓電元件收集振動能量，以及通過熱傳導發電機 (TEG) 收集溫差能量。隨后，需要通過電源管理電路將收集的能量儲存到電池或超級電容中。

電源管理

電源管理電路的目的是將能量收集器與傳感器節點連接起來，同時盡可能高效地轉化收集到的能量。在電源管理電路中，首先要考慮的是收集器的輸出電壓，因為不同類型能量收集器的輸出電壓是不同的，例如熱傳導發電機輸出的是毫伏級別的直流電壓，而壓電發電機輸出的是幾伏到幾十伏的交流電壓。對于后者，電源管理電路必須對能量收集器的輸出進行整流，并將電壓轉換至1.8V到3.6V之間，也就是傳感器節點的標準工作電壓。此外，電源管理電路的內部阻抗必須匹配壓電發電機的阻抗（通常為數千歐至數兆歐），從而盡可能高效地傳輸能量。

整流

產生交流電壓的能量收集器種類包括電磁式（射頻）、電磁式（機械）、靜電式和壓電式，它們產生的交流電壓必須經過整流才能供WSN使用。整流是電源管理電路所需的第一個部分，(圖2)所示即為連接到壓電元件的全波橋整流電路。

圖2：連接到壓電元件的整流電路（圖源：貿澤電子）

相比單二極管而言，橋式整流器是更受歡迎的選擇，因為它能提供全波整流，將交變電壓變換為?高潮抽搐潮喷毛片在线播放,欧美黄色网站在线观看,亚洲a级片在线观看,久久精品夜色国产亚洲AV,久久香蕉国产线看观看式,国产精品久久久久久网站,狼友AV在线,国产成人无码a区视频在线观看,91精品国产闺蜜国产在线闺蜜,综合色社区