高性能模擬與混合信號IC領(lǐng)導廠(chǎng)商Silicon Laboratories（芯科實(shí)驗室有限公司）宣布推出業(yè)界最節能的采用太陽(yáng)能收集系統供電的無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)解決方案。這項新的參考設計使開(kāi)發(fā)人員能實(shí)現自維持的、超低功耗的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，適用于家居和樓宇自動(dòng)化、安全系統、工業(yè)控制應用、醫療監視裝置、財產(chǎn)跟蹤系統以及基礎設施和農業(yè)監視系統。

近十年來(lái)，能量收集裝置的市場(chǎng)保持著(zhù)指數級增長(cháng)。 IDTechEx預測到2019年將有超過(guò)100億的能量收集裝置推向市場(chǎng)，這是2009年5億出貨量的20倍。雖然采用能量收集系統供電已經(jīng)存在多年，但是在以超低功耗實(shí)現無(wú)線(xiàn)感應節點(diǎn)上，開(kāi)發(fā)人員仍面臨許多挑戰。Silicon Labs公司通過(guò)創(chuàng )建基于其Si10xx無(wú)線(xiàn)微控制器（MCU）產(chǎn)品系列的無(wú)線(xiàn)能量收集系統克服了這些設計挑戰。該設計方案是業(yè)內最節能的單芯片MCU和無(wú)線(xiàn)收發(fā)器解決方案，能夠以超低功耗實(shí)現控制和無(wú)線(xiàn)界面功能。

除了環(huán)保和取之不盡的優(yōu)點(diǎn)，在許多應用中（例如無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統）可收集型能量也是一種具有經(jīng)濟效益的、便利的電池替代方案。在大規模無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)的應用中，電池成本高且替換麻煩，并且在極端溫度條件下也不十分穩定。無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)使用電池供電是因為它們的放置點(diǎn)通常不可能或不方便由主電源供電，而可收集型能量通過(guò)消除更換電池的麻煩，簡(jiǎn)化了這些應用的設計，同時(shí)也減少了廢舊電池的回收或填埋處理。

Silicon Labs公司完整的能量收集參考設計包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和USB軟件，以及完整的RF布局、物料清單（BOM）、原理圖和Gerber文件的電路設計。該設計由三個(gè)部分組成：

● 一個(gè)太陽(yáng)能供電的無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)，用于測量溫度、亮度和充電量。使用一顆Si10xx無(wú)線(xiàn)MCU來(lái)控制傳感器系統和無(wú)線(xiàn)傳輸數據，一塊薄膜電池用于儲存收集的能量。

● 一個(gè)無(wú)線(xiàn)USB適配器，用于連接傳感器節點(diǎn)到PC端以顯示感測數據；該適配器由Silicon Labs公司的Si4431 EZRadioPRO收發(fā)器和運行USB-HID類(lèi)軟件和EZMac無(wú)線(xiàn)協(xié)議棧軟件的MCU組成。

● 一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )圖形用戶(hù)界面（GUI），用于顯示多達四個(gè)傳感器節點(diǎn)的數據。

能量收集參考設計中使用的薄膜電池具有0.7mAh的容量，在日光直射下，電池僅需2個(gè)小時(shí)即可充滿(mǎn)電；而在休眠模式下，無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)能維持供電7,000小時(shí)。若無(wú)線(xiàn)系統不間斷發(fā)射，可持續供電3個(gè)小時(shí)，然而薄膜電池會(huì )不斷的自行充電，維持一定電量以避免完全斷電。

Silicon Labs公司嵌入式混合信號產(chǎn)品線(xiàn)副總裁Mark Thompson表示：“作為我們對綠色技術(shù)全球承諾的一部分，Silicon Labs公司擁有先進(jìn)的能量收集使用技術(shù)，使得無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統可以從根本上擺脫傳統電池高成本、更換麻煩和污染環(huán)境的影響。通過(guò)結合超低功耗無(wú)線(xiàn)MCU技術(shù)和最先進(jìn)的能量收集系統，Silicon Labs公司實(shí)現了業(yè)界最節能和自維持的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )解決方案。”

Silicon Labs公司的能量收集參考設計支持廣泛能源，板上旁路連接器使得開(kāi)發(fā)人員可以靈活使用旁路太陽(yáng)能電池，連接其它能量來(lái)源，例如動(dòng)能（壓電式）、熱能和RF。

Silicon Labs公司的能量收集參考設計現已上市，售價(jià)45美元。