RF энергосбор движет экспансию AI-питаемых беспроводных приложений

По мере того как число мобильных устройств и подключенных систем продолжает взлетать, надежная, непрерывная мощность становится критическим узким местом. Замена конвенциональных батарей на RF энергосборную систему может устранить многие проблемы безопасности и логистики, питая следующую волну AI-движимых технологий. Глобальные рыночные аналитики проецируют 22% CAGR для RF-питаемых решений между 2020 и 2025, во многом топливаемого данными требованиями современных AI алгоритмов.

Почему AI топливает сдвиг к RF мощности

Искусственный интеллект модели процветают на данных, и чем больше данных они получают, тем лучше их предсказания становятся. Беспроводная мощность предоставляет надежный источник энергии, который может держать AI сенсоры и edge устройства онлайн без необходимости частых замен батарей или громоздких проводных соединений. В интервью EE Times Europe Чарли Гетц, CEO Powercast, подсветил IoT, advanced driver assistance systems (ADAS) и smart-city инфраструктуру как ключевые AI-центричные секторы, готовые к выгоде от беспроводной мощности.

RF энергосбор: вездесущий ресурс

Радиочастотные сигналы охватывают 3 кГц до 300 ГГц и излучаются везде — от Wi-Fi роутеров до celularных вышек — независимо от погоды или географии. Захватывая эти окружающие волны, приемная антенна индуцирует напряжение, которое может быть накоплено в конденсаторе и затем кондиционировано в пригодную DC мощность. Пока концепция проста, максимизация эффективности шарнирит на дизайне приемной антенны и ассоциированной power-conditioning схемы.

Приложения через индустрии

Промышленная автоматизация

Заводы часто помещают сенсоры в труднодоступные или опасные локации. Традиционные батареи требуют рискованных ручных замен. Беспроводно-питаемые сенсоры могут быть «set and forget», обеспечивая непрерывные потоки данных к AI системам, мониторящим здоровье оборудования и запускающим превентивное обслуживание.

Автономные транспортные средства

Самовоющиеся машины полагаются на созвездие сенсоров — radar, lidar, камеры — для интерпретации окружения. Проводка каждого сенсора добавляет вес и сложность. RF-питаемые сенсоры устраняют эти кабели, усиляя надежность и безопасность транспортного средства.

Умные города

Городская инфраструктура — светофоры, публичный Wi-Fi, экологические мониторы — нуждается в непрерывной мощности и связности. Беспроводная зарядка, питаемая окружающим RF, может поддерживать плотные сенсорные сети, позволяя real-time аналитику для управления трафиком, распределения энергии и публичной безопасности.

Технические основы

Полученная мощность уменьшается с расстоянием как описано уравнением Фрисса передачи:

где P_T — передаваемая мощность, P_R — полученная мощность, G_T и G_R — коэффициенты усиления антенн, λ — длина волны, и d — расстояние. Дизайн приемной антенны — будь то вытравленный в PCB или выделенная катушка — напрямую влияет на эффективность сбора.

Рисунок 1 демонстрирует 900 МГц patch антенну Powercast, интегрированную в P2110 evaluation kit.
Рисунок 1: Patch антенна Powercast (900 МГц), включенная в P2110 evaluation kit.

Real-world решения Powercast

В 2021 Powercast завоевала BIG Innovation Award за свою беспроводно-питаемую RFID температурную сканирующую систему, инструмент скрининга COVID-19, который заряжается на лету, когда пользователь стоит рядом с RFID ридером. Система комбинирует температурный сенсор, RFID ридер и дисплей для предоставления мгновенных, бесконтактных проверок здоровья на корпоративных входах.

Гетц объясняет, что дизайн антенны критичен: На 915 МГц мы имеем дело всего с несколькими милливаттами, даже на близкой дистанции. Поэтому тщательная настройка антенны и энергоманеджмент необходимы для доставки практичного пользовательского опыта.

Рисунок 2 показывает P2110-EVAL-02 evaluation kit, с RF приемником, передатчиком, антенной и charge-pump бортом.
Рисунок 2: P2110-EVAL-02 Evaluation Kit.

С импедансом 50 Ом, приемная антенна совпадает со входной стадией устройства, и собранное напряжение поднимается charge pump перед конвертацией в DC. Evaluation kits Powercast позволяют быстрое прототипирование и полевые тесты для разработчиков, исследующих RF сбор.

Заключение

RF энергосбор готовится стать основой AI-движимых, беспроводно-питаемых экосистем. Предоставляя чистый, безобслуживаемый источник мощности, он уполномачивает промышленную автоматизацию, автономные транспортные средства и smart-city развертывания достигать более высокой надежности и более низких операционных затрат.

> Эта статья изначально публиковалась на нашем партнерском сайте EE Times Europe.