芯科实验室推太阳能无线感测器节点解决方案

 

　　高效能类比与混合讯号IC厂商芯科实验(Silicon Labs)推出节能的太阳能供电无线感测器节点解决方案。该项参考设计使开发人员能够实现自行供电的超低功耗无线感测网路，此方案可适用于家居和建筑物自动化、保全系统、工业控制应用、医疗监测设备、资产追踪系统以及公共建设和农业监测系统。

　　芯科实验室嵌入式混合讯号产品副总裁Mark Thompson表示，基于芯科实验室对全球绿色技术的承诺，运用先进的能量采集技术，使无线网路系统可由根本上摆脱传统电池的高成本、更换不便和环境污染等影响。芯科实验室结合超低功耗无线MCU技术和最先进的能量采集系统，提供业界最节能和自行供电的无线网路解决方案。芯科实验室的能量采集参考设计支援广泛能源，电路板上的旁路连接器使得开发人员可以灵活使用旁路太阳能电池，连接其他能量来源，例如振动能(压电式)、热能和射频(RF)。

　　近十年来能量采集(Energy Harvesting)装置市场快速成长，IDTechEx预测到2019年将有超过100亿的能量采集装置进入市场，约为2009年5亿出货量的二十倍。虽然采用能量采集系统供电已存在多年，但是在以超低功耗实现无线感测节点的应用上，开发人员仍面临许多挑战。芯科实验室基于Si10xx无线微控制器(MCU)产品系列的无线能量采集系统克服这些设计挑战。此方案是业界最节能的单晶片MCU和无线收发器解决方案，能以超低功耗实现控制和无线介面功能。

　　除了环保和用之不竭的优点外，在许多应用中(如无线网路系统)可采集型能量也是一种最具经济效益、简便的电池替代方案。特别是在大规模的无线感测器节点应用中，电池成本高且替换麻烦，同时它在极端温度的条件下也较不稳定。通常无线感测器节点使用电池供电是因为它们的放置点无法或不便由主电源供电，透过可采集型能量方案可消除更换电池的麻烦，简化应用的设计，同时也减少废电池的回收或填埋处理。

　　芯科实验室完整的能量采集参考设计包括无线网路和USB软体，以及完整的RF线路配置、物料清单(BOM)、原理图和Gerber档案。该设计由三个部分组成：首先为一个太阳能供电的无线感测器节点，用于测量温度、亮度和充电量。使用一颗Si10xx无线MCU来控制感测系统和无线资料传输，一块薄膜电池用于储存采集的能量。接著有一个无线USB转接器，用于连接感测器节点至PC以显示感测资料;该转接器由芯科实验室 Si4431 EZRadioPRO®收发器和运行USB-HID类别软体和EZMac®无线软体堆叠的MCU组成。最后则是一个无线感测器网路图形用户介面(GUI)，用于显示多达四个感测器节点的资料。

　　能量采集参考设计中使用的薄膜电池具有0.7mAh的容量，在日光直射下，仅需2小时即可将电池充满;在休眠模式下，无线感测器节点可持续供电7,000小时。若无线系统不间断发射，可持续供电3小时，而薄膜电池会不断的自行充电，维持一定电量以避免完全断电。