無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件供能模塊設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2012/4/13 20:24:35 訪問次數(shù):950
采用MEMS技術(shù)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的小型化和低功耗 SN74HCT14DR謾計(jì)另外一個(gè)不容忽視的問題是微型節(jié)點(diǎn)供能模塊的設(shè)計(jì)。微型傳感器節(jié)點(diǎn)可以利用能量存儲(chǔ)模塊（如微電池）、能量再生單元來獲取能量。
1．能量存儲(chǔ)單元
傳感器節(jié)點(diǎn)可使用的目前只有電能，所以這里所討論的能量存儲(chǔ)單元也就只能是微電池了。希望微電池所能具有的特點(diǎn)如下。
①能量密度盡量高。
②通過簡單的配置就可以對(duì)傳感器的各部件進(jìn)行直接供電，而盡量減少電壓或其他的轉(zhuǎn)換。
③在某些條件下具有多次充電使用的能力。
微型電池種類很多，可分為兩大類：一類是微型堿性電池，包括氧化銀電池、汞電池、鋅．空氣電池、鋅一鎳電池、鋅一錳電池、鎘，鎳電池、鎘．汞電池等；另一類是微型鋰電池。
鋅一空氣電池是目前能量密度最高的電池。它以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，金屬鋅作為負(fù)極活性物質(zhì)的電池。使用多孔活性碳電極作為正極，鉑或其他材料作為催化劑，鋅粉制成膏狀后，壓制成片狀或采用涂膏的方法制成極板作為負(fù)極。鋅．空氣電池除了能量密度高的優(yōu)點(diǎn)外，還具有放電電壓平穩(wěn)，正極活性物質(zhì)來源無線，電池廉價(jià)的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是不能在缺氧的環(huán)境下使用，而且電池的儲(chǔ)存性能較差，只能在生產(chǎn)后較短的時(shí)間內(nèi)使用。
采用MEMS技術(shù)開發(fā)出的微電池將有望突破常規(guī)微電池的局限性。研宄人員已開發(fā)出充電次數(shù)多達(dá)1400次，而且功率比傳統(tǒng)器件高100倍的納米級(jí)陽極和陰極。三維納米結(jié)構(gòu)和制造方法，將帶來擴(kuò)散距離短但卻含有充足的物質(zhì)足以推動(dòng)MEMS器件和微電子電路的電池。
2．能量再生單元
微型傳感器的功能模塊最理想的情況是可以從環(huán)境中連續(xù)地獲取能量。但是實(shí)際上，從 環(huán)境中獲取能量都不可避免地受到各種因素的影響，使得獲取的能量不夠平穩(wěn)，甚至斷斷續(xù)續(xù)。因此，在采用能量再生單元的同時(shí)還必須使用能量存儲(chǔ)單元來獲得穩(wěn)定的能量供應(yīng)。
目前可用的能量再生單元包括光電池、利用振動(dòng)獲取電能的能量再生模塊等。光電池的轉(zhuǎn)換效率最高已達(dá)到30%，缺點(diǎn)就是使用范圍和時(shí)間受到限制。利用振動(dòng)產(chǎn)生電能在實(shí)際中，通常采用側(cè)向或間隙截止梳狀共振器與可變電容器相連的形式來實(shí)現(xiàn)。這兩種形式都需要搭配使用能量存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)能量的平穩(wěn)供應(yīng)。
1．能量存儲(chǔ)單元
傳感器節(jié)點(diǎn)可使用的目前只有電能，所以這里所討論的能量存儲(chǔ)單元也就只能是微電池了。希望微電池所能具有的特點(diǎn)如下。
①能量密度盡量高。
②通過簡單的配置就可以對(duì)傳感器的各部件進(jìn)行直接供電，而盡量減少電壓或其他的轉(zhuǎn)換。
③在某些條件下具有多次充電使用的能力。
微型電池種類很多，可分為兩大類：一類是微型堿性電池，包括氧化銀電池、汞電池、鋅．空氣電池、鋅一鎳電池、鋅一錳電池、鎘，鎳電池、鎘．汞電池等；另一類是微型鋰電池。
鋅一空氣電池是目前能量密度最高的電池。它以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，金屬鋅作為負(fù)極活性物質(zhì)的電池。使用多孔活性碳電極作為正極，鉑或其他材料作為催化劑，鋅粉制成膏狀后，壓制成片狀或采用涂膏的方法制成極板作為負(fù)極。鋅．空氣電池除了能量密度高的優(yōu)點(diǎn)外，還具有放電電壓平穩(wěn)，正極活性物質(zhì)來源無線，電池廉價(jià)的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是不能在缺氧的環(huán)境下使用，而且電池的儲(chǔ)存性能較差，只能在生產(chǎn)后較短的時(shí)間內(nèi)使用。
采用MEMS技術(shù)開發(fā)出的微電池將有望突破常規(guī)微電池的局限性。研宄人員已開發(fā)出充電次數(shù)多達(dá)1400次，而且功率比傳統(tǒng)器件高100倍的納米級(jí)陽極和陰極。三維納米結(jié)構(gòu)和制造方法，將帶來擴(kuò)散距離短但卻含有充足的物質(zhì)足以推動(dòng)MEMS器件和微電子電路的電池。
2．能量再生單元
微型傳感器的功能模塊最理想的情況是可以從環(huán)境中連續(xù)地獲取能量。但是實(shí)際上，從 環(huán)境中獲取能量都不可避免地受到各種因素的影響，使得獲取的能量不夠平穩(wěn)，甚至斷斷續(xù)續(xù)。因此，在采用能量再生單元的同時(shí)還必須使用能量存儲(chǔ)單元來獲得穩(wěn)定的能量供應(yīng)。
目前可用的能量再生單元包括光電池、利用振動(dòng)獲取電能的能量再生模塊等。光電池的轉(zhuǎn)換效率最高已達(dá)到30%，缺點(diǎn)就是使用范圍和時(shí)間受到限制。利用振動(dòng)產(chǎn)生電能在實(shí)際中，通常采用側(cè)向或間隙截止梳狀共振器與可變電容器相連的形式來實(shí)現(xiàn)。這兩種形式都需要搭配使用能量存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)能量的平穩(wěn)供應(yīng)。
采用MEMS技術(shù)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的小型化和低功耗 SN74HCT14DR謾計(jì)另外一個(gè)不容忽視的問題是微型節(jié)點(diǎn)供能模塊的設(shè)計(jì)。微型傳感器節(jié)點(diǎn)可以利用能量存儲(chǔ)模塊（如微電池）、能量再生單元來獲取能量。
1．能量存儲(chǔ)單元
傳感器節(jié)點(diǎn)可使用的目前只有電能，所以這里所討論的能量存儲(chǔ)單元也就只能是微電池了。希望微電池所能具有的特點(diǎn)如下。
①能量密度盡量高。
②通過簡單的配置就可以對(duì)傳感器的各部件進(jìn)行直接供電，而盡量減少電壓或其他的轉(zhuǎn)換。
③在某些條件下具有多次充電使用的能力。
微型電池種類很多，可分為兩大類：一類是微型堿性電池，包括氧化銀電池、汞電池、鋅．空氣電池、鋅一鎳電池、鋅一錳電池、鎘，鎳電池、鎘．汞電池等；另一類是微型鋰電池。
鋅一空氣電池是目前能量密度最高的電池。它以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，金屬鋅作為負(fù)極活性物質(zhì)的電池。使用多孔活性碳電極作為正極，鉑或其他材料作為催化劑，鋅粉制成膏狀后，壓制成片狀或采用涂膏的方法制成極板作為負(fù)極。鋅．空氣電池除了能量密度高的優(yōu)點(diǎn)外，還具有放電電壓平穩(wěn)，正極活性物質(zhì)來源無線，電池廉價(jià)的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是不能在缺氧的環(huán)境下使用，而且電池的儲(chǔ)存性能較差，只能在生產(chǎn)后較短的時(shí)間內(nèi)使用。
采用MEMS技術(shù)開發(fā)出的微電池將有望突破常規(guī)微電池的局限性。研宄人員已開發(fā)出充電次數(shù)多達(dá)1400次，而且功率比傳統(tǒng)器件高100倍的納米級(jí)陽極和陰極。三維納米結(jié)構(gòu)和制造方法，將帶來擴(kuò)散距離短但卻含有充足的物質(zhì)足以推動(dòng)MEMS器件和微電子電路的電池。
2．能量再生單元
微型傳感器的功能模塊最理想的情況是可以從環(huán)境中連續(xù)地獲取能量。但是實(shí)際上，從 環(huán)境中獲取能量都不可避免地受到各種因素的影響，使得獲取的能量不夠平穩(wěn)，甚至斷斷續(xù)續(xù)。因此，在采用能量再生單元的同時(shí)還必須使用能量存儲(chǔ)單元來獲得穩(wěn)定的能量供應(yīng)。
目前可用的能量再生單元包括光電池、利用振動(dòng)獲取電能的能量再生模塊等。光電池的轉(zhuǎn)換效率最高已達(dá)到30%，缺點(diǎn)就是使用范圍和時(shí)間受到限制。利用振動(dòng)產(chǎn)生電能在實(shí)際中，通常采用側(cè)向或間隙截止梳狀共振器與可變電容器相連的形式來實(shí)現(xiàn)。這兩種形式都需要搭配使用能量存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)能量的平穩(wěn)供應(yīng)。
1．能量存儲(chǔ)單元
傳感器節(jié)點(diǎn)可使用的目前只有電能，所以這里所討論的能量存儲(chǔ)單元也就只能是微電池了。希望微電池所能具有的特點(diǎn)如下。
①能量密度盡量高。
②通過簡單的配置就可以對(duì)傳感器的各部件進(jìn)行直接供電，而盡量減少電壓或其他的轉(zhuǎn)換。
③在某些條件下具有多次充電使用的能力。
微型電池種類很多，可分為兩大類：一類是微型堿性電池，包括氧化銀電池、汞電池、鋅．空氣電池、鋅一鎳電池、鋅一錳電池、鎘，鎳電池、鎘．汞電池等；另一類是微型鋰電池。
鋅一空氣電池是目前能量密度最高的電池。它以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，金屬鋅作為負(fù)極活性物質(zhì)的電池。使用多孔活性碳電極作為正極，鉑或其他材料作為催化劑，鋅粉制成膏狀后，壓制成片狀或采用涂膏的方法制成極板作為負(fù)極。鋅．空氣電池除了能量密度高的優(yōu)點(diǎn)外，還具有放電電壓平穩(wěn)，正極活性物質(zhì)來源無線，電池廉價(jià)的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是不能在缺氧的環(huán)境下使用，而且電池的儲(chǔ)存性能較差，只能在生產(chǎn)后較短的時(shí)間內(nèi)使用。
采用MEMS技術(shù)開發(fā)出的微電池將有望突破常規(guī)微電池的局限性。研宄人員已開發(fā)出充電次數(shù)多達(dá)1400次，而且功率比傳統(tǒng)器件高100倍的納米級(jí)陽極和陰極。三維納米結(jié)構(gòu)和制造方法，將帶來擴(kuò)散距離短但卻含有充足的物質(zhì)足以推動(dòng)MEMS器件和微電子電路的電池。
2．能量再生單元
微型傳感器的功能模塊最理想的情況是可以從環(huán)境中連續(xù)地獲取能量。但是實(shí)際上，從 環(huán)境中獲取能量都不可避免地受到各種因素的影響，使得獲取的能量不夠平穩(wěn)，甚至斷斷續(xù)續(xù)。因此，在采用能量再生單元的同時(shí)還必須使用能量存儲(chǔ)單元來獲得穩(wěn)定的能量供應(yīng)。
目前可用的能量再生單元包括光電池、利用振動(dòng)獲取電能的能量再生模塊等。光電池的轉(zhuǎn)換效率最高已達(dá)到30%，缺點(diǎn)就是使用范圍和時(shí)間受到限制。利用振動(dòng)產(chǎn)生電能在實(shí)際中，通常采用側(cè)向或間隙截止梳狀共振器與可變電容器相連的形式來實(shí)現(xiàn)。這兩種形式都需要搭配使用能量存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)能量的平穩(wěn)供應(yīng)。
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