TABLE OF CONTENTS:
Autor: Piotr Strzałkowski, ekspert w dziedzinie embedded
Dziś znów opowiemy Wam o sposobach pozyskiwania energii elektrycznej. Tym razem na konkretnym przykładzie – jak pozyskać dodatkową energię dla inteligentnego, zasilanego bateryjnie czujnika IoT, który jest odpowiedzialny za komunikację bluetooth, pomiar temperatury i ciśnienia.
Przypomnijmy, pod pojęciem energy harvesting kryją się różnego typu rozwiązania umożliwiające pozyskiwanie energii z otaczającego nas środowiska. Jak się okazuje, istnieje wiele źródeł pozyskiwania energii np. ze światła słonecznego, wibracji, różnicy temperatur, pola magnetycznego i fal radiowych. Każde z tych rozwiązań ma swoje wady, zalety i nie wszystkie rozwiązania wszędzie się sprawdzają.
Więcej na ten temat znajdziesz w pierwszym artykule z cyklu IoT Hacks.
Zastosowanie alternatywnych źródeł energii w urządzeniach korzystających z zasilania bateryjnego (czyli z natury bardzo energooszczędnych) powoduje, że urządzenie staje się bezobsługowe. Dodatkowo daje nam to możliwość wdrażania nowych funkcjonalności.
Rozważmy taki przykład. Posiadamy zasilany bateryjnie, inteligentny czujnik IoT, w którego skład wchodzą elementy odpowiedzialne za komunikację bluetooth, pomiar temperatury i ciśnienia.
To ile energii elektrycznej będzie pobierał sensor, zależy od wielu czynników, ale na nasze potrzeby załóżmy, że komunikacja pomiędzy czujnikiem a urządzeniem agregującym dane (nadajnik – odbiornik) następuje:
W takich warunkach nasz smart sensor konsumuje średnio około 0,1mA, co przy zastosowaniu baterii CR2032 w idealnych warunkach zapewnia nam czas pracy na poziomie 2000h.
Stosując niewielki panel słoneczny (panel solarny) o wymiarach około 7cm x 7cm, na który pada światło o natężeniu 1000 lx, w ciągu około 80 minut możemy zgromadzić średnio 1,7J energii słonecznej. Energia ta umożliwia pracę urządzenia przez około 76 minut (przy średnim poborze prądu 0,1mA).
W tej sytuacji, co 80 minut pracy urządzenia 76 minut mamy „za darmo”. Zauważ, że ilość energii zużywanej jest prawie równa energii produkowanej, wynikiem czego nasze urządzenie jest prawie całkowicie samowystarczalne!
Oczywiście, w realnym świecie natężenie światła nie jest takie stabilne, a w nocy w biurach światła nie pozostają włączone, dlatego w tym czasie system musi pobierać energię z baterii.
Jeśli założymy, że biuro „pracuje” 16h na dobę, generując odpowiednie natężenie światła, nasz system będzie pracował 2/3 doby za darmo, co zaowocuje czasem pracy systemu na poziomie 6000h na jednej baterii!
Jak widać na powyższym uproszczonym przykładzie, zastosowanie harvestingu energii może zrewolucjonizować nasze systemy, dlatego warto korzystać z technologicznych nowości, które przynoszą nam dzisiejsze czasy.
Jeśli zastanawiasz się, czy można przedłużyć czas pracy Twojego urządzenia IoT na baterie, albo poszukujesz partnera technologicznego do stworzenia dedykowanego rozwiązania IoT – napisz do nas!
