MicroGen公司的壓電式MEMS振動能量收集器實現(xiàn)了凌力爾特SmartMesh IP無線傳感器網(wǎng)絡

BOLT™ Power Cell 采用凌力爾特的 LTC3588-1 壓電式能量收集轉(zhuǎn)換芯片給 Dust Networks 微塵供電美國紐約州羅徹斯特 — 2013 年 6 月 25 日 — MicroGen Systems 公司 (下稱“MicroGen”) 近日于美國伊利諾伊州羅斯蒙特舉辦的“Sensors Expo and Conference”展覽會(會期為 2013 年 6 月 5 日至 6 日) 上宣布：振動能量收集 BOLT Power Cell (見圖 1) 實現(xiàn)了一款實時無線傳感器網(wǎng)絡 (WSN)，其采用凌力爾特 (Linear Technology) 公司的 Dust Networks LTC5800-IPM SmartMesh™ IP 片內(nèi)微塵 (觀看類似的演示視頻短片 – 凌力爾特演示)。凌力爾特微塵由MicroGen的壓電式微機電系統(tǒng) (壓電式 MEMS) 振動能量收集器或微功率發(fā)電機 (MPG) 技術(shù)進行供電。圖 1：圖中所示為基于MicroGen壓電 MEMS 的微功率 AC發(fā)電機，Power Cell (9V 電池外形) 具有 3.3V DC 輸出，以及采用一個超級電容器或一個可再充電電池 (可使用固態(tài)電池或鋰離子幣形電池) 的插入式 Energy Cell 以提供附加的儲能容量。凌力爾特 WSN 包括 4 個微塵，并采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(yè)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臺和 X-FAB MEMS Foundry 的展臺。這些微塵距離MicroGen的展臺大約 20~30 米。這是由一家商業(yè)公司完成首個全采用 MEMS 能量收集進行供電的 WSN。在MicroGen公司 BOLT Power Cell 的內(nèi)部是一個小型半導體 MEMS 芯片，其采用類似于計算機芯片行業(yè)的工藝進行制造。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(zhì)量加載微懸臂。當 MPG 的懸臂由于外部振動力的原因而上下彎曲時，將產(chǎn)生交流 (AC) 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)。采用凌力爾特的 LTC3588-1 壓電式能量收集 AC 至 DC 轉(zhuǎn)換器時，可將 AC 高效地轉(zhuǎn)換為 DC。在采集了能量之后，將其暫時存儲在一個 300μF 的電容器中。Power Cell 的功率輸出范圍介于 25μW 至 500μW 之間 (在 3.3V DC 電壓下)，具體數(shù)值取決于配置和頻率。BOLT Power Cell 可用來實現(xiàn)許多不同制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，其采用了振動能量，而不是利用對環(huán)境有害的材料所產(chǎn)生之化學能源。目的是免除 WSN 工業(yè)和建筑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 將在介于 100Hz 至 1500Hz 的 50/60Hz 諧波下提供。MicroGen的 MPG 和 Power Cell 對于低加速度的 G 級是非常敏感的。在某一特定的工業(yè)特征頻率下，當 G 級<0.1~0.5g (取決于頻率) 時 Power Cell 將使能附接的 WS 微塵。在量產(chǎn)的情況下，MPG 和 Power Cell 的生產(chǎn)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(chǎn)品組總裁 Joy Weiss 指出：“看到MicroGen為實現(xiàn)自供電型SmartMesh無線傳感器所取得的能量收集技術(shù)進步，我感到十分高興?！绷枇柼毓静ㄊ款D設計中心總監(jiān) Sam Nork表示：“在MicroGen的演示中，將其壓電式采集芯片與凌力爾特的 LTC3588 壓電轉(zhuǎn)換器整合在一起，這是可為WSN 應用有效地產(chǎn)生DC 電流的完美搭配。”MicroGen的首席執(zhí)行官Robert Andosca表示，“能夠展示一款可實現(xiàn)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(chǎn)品所使用的一種壓電式 MEMS 收集器。我們的 BOLT Power Cell 是達到這一目標的首個產(chǎn)品實例，其具有一個基于商用 MEMS 的能量收集發(fā)電機組件?！?IMG style="WIDTH: 460px; HEIGHT: 343px" border=0 src="/21ic_image/21icimage/201405/18dc1e0c850afadd7013242641799ad9.jpg" width=599 height=451>MicroGen在 6 月的傳感器博覽會上推出了它們的 BOLT產(chǎn)品線。MicroGen計劃于 2013 年夏季末宣布其產(chǎn)品的供貨情況。最初，MicroGen將提供 100Hz、120Hz 和 600Hz 的 MPG 和 BOLT Power Cell。如需獲得額外的能量存儲容量，則可利用 (a) 22mF Panasoic超級電容器、(b) 50μA-hr Cymbet Corporation固態(tài)電池、以及 (c) 7.0mA-hr Panasonic 可再充電幣形電池來提供插入式 BOLT Energy Cell。請登錄BOLT 產(chǎn)品網(wǎng)頁，該網(wǎng)頁包含了至所有MicroGen產(chǎn)品數(shù)據(jù)表的鏈接。如需更多信息，請登錄www.microgensystems.com。