Сбор радиочастотной энергии становится все более популярным в приложениях, управляемых искусственным интеллектом

Растущий спрос на беспроводные устройства, такие как мобильные телефоны и компьютеры, показывает важность беспроводных приложений во всем мире. Однако этим устройствам требуется постоянное питание или длительный срок службы батареи. Чтобы ограничить использование батарей в целях безопасности, система сбора радиочастотной энергии для обеспечения беспроводного питания может принести пользу всему рынку приложений, который, как ожидается, вырастет на 22% в период с 2020 по 2025 год.

Этот рост можно объяснить многими факторами, но его основной движущей силой является искусственный интеллект (ИИ). Хотя алгоритмы ИИ сейчас сильны, им требуется все больше и больше данных, чтобы быть более эффективными. И вот здесь-то и появляется беспроводная энергия. Беспроводная мощность доказала свою надежность и эффективность, и она может помочь искусственному интеллекту принимать более обоснованные решения. В интервью EE Times Europe Чарли Гетц, генеральный директор Powercast, считает, что IoT, ADAS и умные города - это те области, связанные с искусственным интеллектом, которые могут получить наибольшую выгоду от внедрения и внедрения беспроводной энергии.

RF доступен, и его очень легко найти в любом месте и в любое время, независимо от времени, географических ограничений или погодных условий. Обычно диапазон RF составляет от 3 кГц до 300 ГГц. Идея состоит в том, чтобы собрать эти источники радиочастотной энергии и сохранить их для использования в определенных приложениях. Сбор радиочастотной энергии дает значительные преимущества для многих приложений, но требует внимательного отношения к ключевым компонентам, включая антенну приемника и схемы согласования мощности, необходимые для этого подхода.

Беспроводное питание

Любая промышленная установка, которая требует сенсорной информации для профилактического обслуживания и критических отключений, может извлечь выгоду из беспроводного питания. Например, на производственном предприятии есть определенные зоны, к которым трудно добраться или к которым опасно. По этой причине некоторые датчики (их батареи) не могут быть заменены. Датчики, которые заряжаются от беспроводной сети, учитывают менталитет «установил и забыл» (т. Е. Вам не нужно менять батареи), что обеспечивает бесперебойный поток информации к ИИ.

Автономные транспортные средства также могут получить большую выгоду от беспроводной связи. Сегодня беспилотные автомобили интегрируются с окружающей средой с помощью сонара, радара и распознавания образов. Чтобы стать более безопасным и надежным, автомобили должны чувствовать окружающую среду и общаться с дорогой:уличный фонарь, желтые линии дороги и т. Д. С помощью датчиков. С датчиками с беспроводным питанием автомобили также могут сообщаться в окружающей среде, не натыкаясь на соединительные провода, что делает способ более безопасным и надежным.

В дальнейшем создание умных городов будет происходить не с помощью батарей и проводов, а с помощью искусственного интеллекта и беспроводной связи. Чтобы умные города могли взаимодействовать с окружающей средой, необходимо обеспечить беспроводное питание и зарядку.

Сбор энергии

Радиочастота является обильным источником сбора энергии, хотя для этого требуется близость передающей антенны. Концепция сбора энергии из RF не нова, и процесс относительно прост. Радиоволны ударяют по антенне и вызывают разность потенциалов, которая перемещает носители заряда по длине антенны в попытке уравновесить поле. Схема уборки в основном улавливает это движение. Энергия временно накапливается в конденсаторе, а затем используется для создания желаемой разности потенциалов на нагрузке.

Технология RF-зарядки использует несколько технологий (Qi, PMA / AirFuel Alliance, WPC и т. Д.), Каждая из которых имеет различные методы зарядки и максимальные расстояния зарядки. Наши маршрутизаторы, а также мобильные телефоны создают области пространства с потенциальной энергией, которая изменяется во времени и / или на расстоянии. И везде, где существует разность потенциалов, всегда есть способ получить электричество.

Радиочастотные передатчики для связи обычно ограничены по мощности, которую они могут излучать. Кроме того, для данного радиоисточника мощность на приемной антенне падает с расстоянием, как предсказывается уравнением передачи Фрииса:

где

P _T =передаваемая мощность
P _R =полученная мощность
G _T =усиление антенны передатчика
G _R =усиление антенны приемника
λ =длина волны
d =расстояние между передатчиком и приемником

Конструкция приемной антенны играет решающую роль в максимальном повышении эффективности сбора энергии. Приемные антенны могут быть выгравированы на печатных платах или доступны как компоненты приемной катушки, специально разработанные для этой задачи (рис. 1).

Рис. 1. Патч-антенна Powercast (900 МГц), входящая в оценочный комплект P2110.

Технология Powercast

В начале 2021 года Powercast объявила, что она была названа победителем премии BIG Innovation Awards 2021, представленной Business Intelligence Group за свою новую систему сканирования температуры RFID с беспроводным питанием, которая позволяет компаниям легко и безопасно контролировать температуру сотрудников в поддержку Covid- 19 протоколов мониторинга.

Система сканирования температуры состоит из датчика температуры, считывателя RFID и ТВ-монитора. Благодаря использованию беспроводной технологии устройство быстро заряжается, когда его держат рядом с RFID-считывателем на входе в компанию с использованием запатентованной технологии сбора энергии Powercast. Сотрудники сканируют свой лоб с помощью стика, чтобы определить свою температуру, и им либо разрешают, либо запрещают вход в зависимости от показаний, которые автоматически отображаются на мониторе.

«Дизайн антенны очень важен, она служит для настройки нас на заданную частоту, которая в нашем случае составляет 915 МГц. Когда вы имеете дело с RF, вы имеете дело с очень малым количеством энергии в конце, даже на относительно близком расстоянии. Вы имеете дело с 10 или, может быть, небольшими сотнями милливатт. Таким образом, ваше управление энергией, стоящее за этим сбором и преобразованием, должно быть чрезвычайно важным. Антенна и управление энергопотреблением должны гармонично работать вместе, чтобы обеспечить удобство для пользователей и предоставить реальные решения », - сказал Гетц.

Рис. 2. Оценочный комплект P2110-EVAL-02

Приемная антенна имеет сопротивление 50 Ом, которое должно соответствовать входному сопротивлению остальной части устройства. Напряжение, собранное в непосредственной близости от антенны, должно быть затем доведено до напряжения, которое может быть преобразовано в постоянный ток. Это можно сделать с помощью зарядового насоса, который увеличивает напряжение, но, очевидно, не может увеличить общую мощность. Powercast предлагает оценочный комплект, чтобы помочь компаниям изучить возможности этой технологии. P2110-EVAL-02 включает в себя РЧ-приемник и передатчик, антенну и плату для сбора излучаемой мощности (рис. 2).

Наряду с повышением доступности, сбор ВЧ-мощности не только улучшает требования к кабелям, но также предлагает систему, которая защищена от условий окружающей среды и опасных материалов. В случае ячеистых сетей инженеры могут комбинировать сбор радиочастотной энергии со сложным обменом данными между устройствами для различных приложений.

>> Эта статья была первоначально опубликована на наш дочерний сайт EE Times Europe.