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BOLT Power Cell实现SmartMesh IP无线传感器网络

http://cn.newmaker.com 7/4/2013 11:12:00 AM 佳工机电网

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MicroGen Systems公司 (下称“MicroGen”) 近日于美国伊利诺伊州罗斯蒙特举办的“Sensors Expo and Conference”展览会上宣布：振动能量收集BOLT Power Cell(见下图)实现了一款实时无线传感器网络 (WSN)，其采用凌力尔特(Linear Technology)公司的Dust Networks LTC5800-IPM SmartMesh IP片内微尘。凌力尔特微尘由MicroGen的压电式微机电系统(压电式MEMS)振动能量收集器或微功率发电机(MPG)技术进行供电。

凌力尔特WSN包括4个微尘，并采用了高效功率受控型通信的WSN软件。自供电式微尘由设定在120Hz典型工业振动级和0.2g (g = 9.8 m/s2)加速度G级的电子振动器使能。MicroGen把这种由振动提供电能的微尘摆放在凌力尔特的展台和X-FAB MEMS Foundry的展台。这些微尘距离MicroGen的展台大约20~30米。这是由一家商业公司完成首个全采用MEMS能量收集进行供电的WSN。

在MicroGen公司BOLT Power Cell的内部是一个小型半导体MEMS芯片，其采用类似于计算机芯片行业的工艺进行制造。该芯片是一个面积约为1.0cm2的压电式MEMS MPG，其包括一个含有压电式薄膜的末端质量加载微悬臂。当MPG的悬臂由于外部振动力的原因而上下弯曲时，将产生交流(AC)电。在谐振时AC功率输出达到最大，此时其大约为100μW (在120Hz和 ≥ 0.1g) 和900μW (在600Hz和≥0.5g)。

采用凌力尔特的LTC3588-1压电式能量收集AC至DC转换器时，可将AC高效地转换为DC。在采集了能量之后，将其暂时存储在一个300μF的电容器中。Power Cell的功率输出范围介于 25μW至500μW之间 (在3.3V DC电压下)，具体数值取决于配置和频率。BOLT Power Cell可用来实现许多不同制造商的无线传感器微尘。

最低限度，BOLT Power Cell就是一个电池替换部件，其采用了振动能量，而不是利用对环境有害的材料所产生之化学能源。目的是免除WSN工业和建筑应用中的主电池或可再充电电池，或延长这些电池的寿命，在此类应用中，若要在安装好的WSN中以人工方式频繁更换电池，这非常耗费成本。Power Cell将在介于100Hz至1500Hz的50/60Hz谐波下提供。MicroGen的MPG和Power Cell对于低加速度的G级是非常敏感的。在某一特定的工业特征频率下，当G级<0.1~0.5g (取决于频率) 时Power Cell将使能附接的WS微尘。在量产的情况下，MPG和Power Cell的生产成本估计分别为0.50美元和1.00美元左右。

凌力尔特Dust Networks产品组总裁Joy Weiss指出：“看到MicroGen为实现自供电型SmartMesh无线传感器所取得的能量收集技术进步，我感到十分高兴。”

凌力尔特公司波士顿设计中心总监Sam Nork表示：“在MicroGen的演示中，将其压电式采集芯片与凌力尔特的LTC3588压电转换器整合在一起，这是可为WSN应用有效地产生DC电流的完美搭配。”

MicroGen的首席执行官Robert Andosca表示，“能够展示一款可实现凌力尔特SmartMesh无线微尘的低成本能量收集器解决方案，我们感到非常欣喜。我们的目标是提供具备可被目前市面上所有无线传感器产品所使用的一种压电式MEMS收集器。我们的BOLT Power Cell是达到这一目标的首个产品实例，其具有一个基于商用MEMS的能量收集发电机组件。”

MicroGen在6月的传感器博览会上推出了它们的BOLT产品线。MicroGen计划于2013年夏季末宣布其产品的供货情况。最初，MicroGen将提供100Hz、120Hz和600Hz的MPG和BOLT Power Cell。如需获得额外的能量存储容量，则可利用(a) 22mF Panasoic超级电容器、(b) 50μA-hr Cymbet Corporation固态电池、以及 (c) 7.0mA-hr Panasonic可再充电币形电池来提供插入式BOLT Energy Cell。

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