MicroGen Systems近日於美國伊利諾伊州羅斯蒙特舉辦的“Sensors Expo and Conference” 展覽會上宣布:振動能量收集BOLT Power Cell實現了一款實時無線傳感器網絡,其採用凌力爾特公司的Dust Networks LTC5800-IPM SmartMesh™ IP片內微塵。

MicroGen Systems近日於美國伊利諾伊州羅斯蒙特舉辦的“Sensors Expo and Conference” 展覽會上宣布:振動能量收集BOLT Power Cell(見圖1)實現了一款實時無線傳感器網絡,其採用凌力爾特(Linear Technology)公司的Dust Networks LTC5800-IPM SmartMesh™ IP片內微塵。凌力爾特微塵由MicroGen的壓電式MEMS振動能量收集器或微功率發電機技術進行供電。

BOLT能力收集器產品

圖1 BOLT能力收集器產品

凌力爾特WSN包括4個微塵,並採用了高效功率受控型通信的WSN軟件。自供電式微塵由設定在120Hz典型工業振動級和0.2g(g = 9.8 m/s2)加速度G級的電子振動器使能。MicroGen把這種由振動提供電能的微塵擺放在凌力爾特的展台和X-FAB MEMS Foundry展台。這些微塵距離MicroGen的展台大約20~30米。這是由一家商業公司完成首個全採用MEMS能量收集進行供電的WSN。

在MicroGen公司BOLT Power Cell的內部是一個小型半導體MEMS芯片,其採用類似於計算機芯片行業的工藝進行製造。該芯片是一個面積約為1.0cm2的壓電式MEMS MPG,其包括一個含有壓電式薄膜的末端質量加載微懸臂。當MPG的懸臂由於外部振動力的原因而上下彎曲時,將產生交流電。在諧振時AC功率輸出達到最大,此時其大約為100μW (在120Hz 和≥ 0.1g) 和900μW (在600Hz 和≥0.5g)。

採用凌力爾特的LTC3588-1壓電式能量收集AC至DC 轉換器時,可將AC高效地轉換為DC。在採集了能量之後,將其暫時存儲在一個300μF的電容器中。Power Cell的功率輸出範圍介於25μW至500μW之間(在3.3V DC電壓下),具體數值取決於配置和頻率。BOLT Power Cell可用來實現許多不同製造商的無線傳感器微塵。

最低限度,BOLT Power Cell就是一個電池替換部件,其採用了振動能量,而不是利用對環境有害的材料所產生之化學能源。目的是免除WSN工業和建築應用中的主電池或可再充電電池,或延長這些電池的壽命,在此類應用中,若要在安裝好的WSN中以人工方式頻繁更換電池,這非常耗費成本。Power Cell將在介於100Hz至1500Hz 的50 / 60Hz諧波下提供。MicroGen 的MPG和Power Cell對於低加速度的G 級是非常敏感的。在某一特定的工業特徵頻率下,當G 級<0.1~0.5g (取決於頻率) 時Power Cell將使能附接的WS 微塵。在量產的情況下,MPG和Power Cell的生產成本估計分別為0.50 美元和1.00 美元左右。

凌力爾特Dust Networks 產品組總裁Joy Weiss指出:“看到MicroGen為實現自供電型SmartMesh無線傳感器所取得的能量收集技術進步,我感到十分高興。”

凌力爾特公司波士頓設計中心總監Sam Nork表示:“在MicroGen的演示中,將其壓電式採集芯片與凌力爾特的LTC3588壓電轉換器整合在一起,這是可為WSN應用有效地產生DC 電流的完美搭配。”

MicroGen的首席執行官Robert Andosca表示,“能夠展示一款可實現凌力爾特SmartMesh無線微塵的低成本能量收集器解決方案,我們感到非常欣喜。我們的目標是提供具備可被目前市面上所有無線傳感器產品所使用的一種壓電式MEMS能量收集器。我們的BOLT Power Cell是達到這一目標的首個產品實例,其具有一個基於商用MEMS的能量收集發電機組件。”

MicroGen在6月的傳感器博覽會上推出了它們的BOLT產品線。MicroGen計劃於2013年夏季末宣布其產品的供貨情況。最初,MicroGen將提供100Hz、120Hz和600Hz的MPG和BOLT Power Cell。

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