An Energy Harvesting Switch for Smart Homes and Building Automation

十二月 08, 2020

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物联网（IoT）在能源消耗方面正处于十字路口，有关传统能源是否能够支持其增长的问题也越来越多。因此，越来越多的制造商转向结合可替代能源与低功率联接，因具有巨大的市场潜力。

一种新方法是从运动和施加到像ON / OFF开关等操作的按钮的力中获取动能。无线、无需电池的开关提供的好处显而易见，并解决了IoT制造商的首要问题-易于实施和低功耗。

这些器件为建筑物内的部署提供了无与伦比的灵活性，因为它们不需要任何硬接线。它们可以固定在墙上或可移动。它们还消除了更换和处理电池的维护麻烦和环境影响。该环保系统有许多优点。您可以灵活地在任何位置安装开关而无需布线，这开关将在其整个使用寿命内发挥功能，而无需任何维护或更换电池。与通过电缆进行信息传输相比，自供电无线开关由于易于改造，因此对建筑服务也很有吸引力。

例如，您可以安装新的电灯开关而不必在墙上打洞。工业自动化中也有很多可能性，特别是在铺设电缆所需的时间与应用不成比例的情况下。同样，能量采集无线开关可作为基于电缆的微型开关的高性价比、无电池替代品。

开关的物理设计也更加容易，从而实现了以前从未想过的创造力和新的设计风格。

使这一环保应用成为现实的一个关键因素是确保所使用的无线协议有利于开关的低功耗特性。一种选择是Zigbee 联盟™提供的Green Power™协议。

Zigbee联盟的Green Power协议

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Zigbee联盟的Green Power协议专为优化能耗和进行能量采集而设计，为工业IoT中互联照明和楼宇自动化等应用提供了巨大的潜力。Green Power协议凭借其远程联接性，易于部署在较大的建筑物中，提供灵活的部署和重新配置选项，且其环保和低功耗设计符合所有新的建筑物趋势。

对于低功耗应用，Green Power协议提供许多优势，可以对通信范围产生积极影响，包括：

  • 使用扩展频谱代替快速跳频（FFH）来改善范围
  • 较低的比特率（250 kb / s），以提高灵敏度性能
  • 更高的发射功率（8 dBm）
  • 使用不太拥挤的无线频谱

Strata赋能的Zigbee Green Power套件

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Strata赋能的ZigBee Green Power套件演示了NCS36510用于无电池ZigBeeGreen Power的应用。该套件包括一个与Strata Developer Studio™接口的Zigbee协调器（ZC）USB器件，以及两个充当ZigbeeGreen Power设备（ZGPD）的能量采集节点。Strata Developer Studio具有现代智能家居的虚拟开发环境，并可以仿真Zigbee 3.0照明系统和门上的安全传感器。通过按这每个设备中的ZF开关，可以生成一个出色的用户接口，并产生能量为NCS36510供电。ZigBee Green Power套件设计包括一个能量收集器、一个简单的二极管整流桥、一个钳位、一个小的56微法拉存储电容器以及NCS36510收发器。

 

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 图3. Strata赋能的ZigbeeGreen Power套件的系统概览

Strata赋能的ZigbeeGreen Power套件

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开发资源

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Bruno Damien

Director, Strategic Marketing, IoT