作者：Greg Quirk 貿(mào)澤電子

能量采集行業(yè)一直發(fā)展迅猛。預(yù)計(jì)到2020年，能量采集元件市場將由2009年時(shí)的7950萬美元發(fā)展為超過40億美元的規(guī)模，年平均增長率超過73%，這將是一個(gè)重大的突破。在當(dāng)前市場中處于領(lǐng)先地位的主要是歐洲、北美、日本和中國市場。

公司選擇投資能量采集市場的原因有很多，其中有一些便是為了降低電力系統(tǒng)相關(guān)的成本。而根據(jù)系統(tǒng)的使用壽命，即使沒有回收的能量不顯著，但是從長遠(yuǎn)來看，使用能量采集所需的前期成本也是一定有回報(bào)的。

使用可替代能源是延展工業(yè)系統(tǒng)使用壽命的一種方法。使用不同類型的能源便可將應(yīng)用設(shè)備放置在難以觸及的區(qū)域，并在不需要維修的情況下運(yùn)行更久的時(shí)間，且不必改變系統(tǒng)電池或固線的能量。

能量采集最為關(guān)鍵的應(yīng)用之一便是無線傳感器。無線傳感器在很多領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了開發(fā)，尤其是智能儀表行業(yè)。但隨著技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用趨勢逐步上升，使用能量的新方法便應(yīng)運(yùn)而生。

但不管選擇何種方式，創(chuàng)造的能量都需要進(jìn)行儲(chǔ)存。能量儲(chǔ)存非常必要，因?yàn)槟芰康纳纱嬖谝欢ǖ牟▌?dòng)。存儲(chǔ)設(shè)備包括：低成本和峰值功率電容器、高能量輸出和快速充電時(shí)間的效率電容器及持續(xù)功率分布電池。像Cymbet Electronics公司的 EnerChip CBC 3150薄膜封裝電池能夠按照系統(tǒng)的需求進(jìn)行能量存儲(chǔ)。該薄膜電池功率為50uAh，擁有綜合電池管理能力。

TI能量采集應(yīng)用范例

光伏太陽能電池板

光伏板，或者說太陽能電池板，是最常見的替代能源之一。這種能量采集方法在很多應(yīng)用程序中均有使用。最為常見基礎(chǔ)的應(yīng)用便是計(jì)算器。將光伏板放置在陽光下，太陽光便可轉(zhuǎn)換成能量，并儲(chǔ)存在電池中。

美國德州儀器公司的eZ430-RF2500-SHE是一款開發(fā)工具，旨在幫助設(shè)計(jì)者將此類技術(shù)應(yīng)用到無線網(wǎng)絡(luò)中。該工具包基于超低功耗的MSP430 MCU，且包括一個(gè)Cymbet的太陽能電池板。優(yōu)化電池板使其在低強(qiáng)度熒光照明到電力無線傳感器應(yīng)用程序中都可操作自如。

射頻能量

光伏電池板的可替代方式便是將射頻能量轉(zhuǎn)換成可用的電能。這比太陽能有更多的優(yōu)勢，因?yàn)楫?dāng)日照不佳時(shí)，它仍能供給能量。這種技術(shù)以往常被用在無線射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)中,但也可用于其它開發(fā)。其生成能量的方式獨(dú)特，它利用射頻能量充電，使系統(tǒng)可以放置在任何2.4GHz信號(hào)能到達(dá)的位置。而如果你家里擁有無線網(wǎng)絡(luò)，那么這意味著它幾乎可以放置在家中的任何地方。

想使用此類技術(shù)的公司可使用現(xiàn)有的開發(fā)工具包，如：Powercast Lifetime Power能量采集開發(fā)工具包。該工具包包括由Powercast P2110功率采集接收器驅(qū)動(dòng)的射頻接收器板、915 MHz的射頻發(fā)射器及無需電池供電便可運(yùn)行的無線傳感器板。工具包收集的能量則儲(chǔ)存在超級(jí)電容器中。

熱電采集裝置

發(fā)電的第三種方式便是使用熱電能源，即熱量。通過加熱發(fā)電。由于發(fā)電量通常較低，可使用此種方式有效吸收使用其它方法浪費(fèi)的能量。

Micropelt公司TE-Power PROBE熱電采集能源可創(chuàng)造高達(dá)4.5V足夠充足的熱量，足以有效地供電容器或薄膜電池充電。由于存在75℃的溫差，工具包可以產(chǎn)生高達(dá)10mW的能量，相當(dāng)于30節(jié)AA電池產(chǎn)生的能量。

壓電電源

生成微電的最后一個(gè)方法便是對(duì)物體施加壓力。例如，在人行道上放置薄層材料，當(dāng)行人步行時(shí)接觸到薄層材料，便會(huì)由此產(chǎn)生壓電電源。有關(guān)壓電電源有一個(gè)新奇的想法，即僅按壓按鈕便可生成傳輸紅外信號(hào)所需的電能，由此進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

小結(jié)

微能量采集可能不會(huì)產(chǎn)生大量的電力，但卻足以補(bǔ)償甚至取代傳統(tǒng)的供電方式。根據(jù)環(huán)境條件篩選合適的可替代能源以優(yōu)化發(fā)電則尤為如此。若想了解最新發(fā)布的微能量采集技術(shù)和產(chǎn)品，請(qǐng)?jiān)L問Mouser的能量采集主頁和產(chǎn)品信息中心。