Alimentación de especificaciones de polvo desde un transductor piezoeléctrico

Aumentar el nivel de monitoreo y control remoto de entornos industriales, como fábricas, plantas y refinerías, permite a los ingenieros y gerentes de procesos ver el estado general de un sistema o planta, lo que mejora la toma de decisiones. La forma más sencilla de aumentar la cobertura de vigilancia y control es utilizar Dust Networks^® Malla inteligente^® Redes inalámbricas de sensores, que permiten una fácil instalación en entornos remotos. Los sensores y controladores SmartMesh a menudo se implementan en lugares donde las conexiones eléctricas no están disponibles. Por esta razón, el uso de tecnología de recolección de energía como fuente de energía para estos sensores es atractivo.

El LTC3330 es un elevador reductor de CC/CC de nanopotencia con tecnología de extensión de la vida útil de la batería de recolección de energía que se puede conectar a un transductor piezoeléctrico para proporcionar energía para alimentar el motor de Dust Networks. El LTC3330 integra una fuente de alimentación reductora de alto voltaje que elimina energía junto con un convertidor de CC/CC buckboost alimentado por batería principal para crear una fuente de alimentación de salida única siempre activa que alimenta el trapeador de polvo remoto.

Cuando la energía vibratoria está disponible, el LTC3330 la usa como fuente de alimentación en lugar de una batería. Durante períodos breves cuando la energía de vibración no está disponible, el LTC3330 carga y equilibra un supercondensador que puede activarse para soportar la carga. La combinación de la recolección de energía del LTC3330 y el circuito de carga/equilibrio del supercapacitor puede prolongar la vida útil de la batería principal en órdenes de magnitud, lo que reduce en gran medida la cantidad de llamadas de mantenimiento para reemplazar las baterías (los ahorros se multiplican por la cantidad de sensores/controladores instalados) .

Conecte el LTC3330 con el Dust Mote

La Figura 1 muestra el LTC3330 con un supercondensador de salida, un trapeador conectado, una batería instalada y EH_ON conectado a OUT2. En esta configuración, cuando EH_ON es bajo, V_AFUERA ajustado a 2.5V y cuando EH_ON es alto, V_AFUERA El transductor piezoeléctrico Midé V25W está conectado mecánicamente a una fuente de vibración y sus contactos eléctricos están conectados a los pines AC1 y AC2 del LTC3330. La fuente de la vibración produce 1_GRM fuerza a una aceleración de 60 Hz, que produce un voltaje de circuito abierto de 10,6 V_Cima. La Figura 2 muestra la recarga del condensador de entrada desde el transductor piezoeléctrico V25W. El condensador de entrada pasa de 4,48 V a 5,92 V en 208 ms. La potencia entregada por el V25W es de 648 µW.

El condensador de 22 µF tiene solo 18 µF con el voltaje aplicado de 5,0 V, por lo que cada evento VIN_UVLO_RISING y FALLING produce 26 µC de carga que se puede transferir a la salida menos la eficiencia (90 %) del regulador reductor en el LTC3330 . La figura 3 muestra la carga del supercapacitor de salida a 3,6 V con el transductor Midé V25W. Se tarda unos 3300 segundos en cargar el convertidor de par de salida a 3,6 V.

En la Figura 1, cuando EH_ON es bajo, V_AFUERA ajustado a 2.5V y cuando EH_ON es alto, V_AFUERA ajustado a 3.6V El primer marcador en la Figura 4 muestra dónde está encendida la fuente de vibración; V_EN supera el umbral VIN_UVLO_RISING. EH_ON sube y V_AFUERA subir a 3.6V (V_AFUERA a partir de 2,5 V porque la batería está cargada). Cuando EH_ON sube, PGVOUT baja, ya que la V es nueva_AFUERA el nivel de 3,6 V aún no se ha alcanzado. Como la carga sobre V_EN transferido a V_AFUERAV_EN liberado y cuando V_EN alcanza su umbral UVLO_FALLING, EH_ON baja, lo que hace que el V objetivo_AFUERA ser 2.5V de nuevo.

Dado que el capacitor de salida es muy grande y la carga promedio es menor que la potencia de entrada proporcionada por el transductor piezoeléctrico Midé, el voltaje de salida aumenta hasta el punto de serie superior de 3,6 V durante muchas rondas. Cuando cambia de un punto de ajuste BAT de 2,5 V a un punto de ajuste de recolección de energía de 3,6 V, V_AFUERA por encima del umbral de 2,5 V de PGVOUT, por lo que PGVOUT sube cuando EH_ON baja. Este ciclo se repite hasta V_AFUERA alcanza el umbral PGVOUT para la V_AFUERA Ajuste 3.6V.

La figura 5 muestra la descarga de V_AFUERA cuando se elimina la fuente de vibración y V_EN caen por debajo del umbral UVLO_FALLING, lo que hace que EH_ON baje. El supercondensador en V_AFUERA descargue al nuevo voltaje objetivo de 2,5 V, momento en el que el controlador reductor-elevador procederá a alimentar el motor de polvo. El supercondensador se vertió en V_AFUERA proporciona una fuente de energía para la pérdida a corto plazo de la fuente de vibración y extiende la vida útil de la batería.

Conclusión

El LTC3330 proporciona una solución completa para alimentar el motor de Dust Networks desde una fuente de vibración utilizando el transductor piezoeléctrico Midé V25W y una batería principal conectada al pin BAT. El transductor piezoeléctrico V25W admite los requisitos de potencia de salida de una fuente de vibración, lo que prolonga la vida útil de la batería. Cuando se combina con un supercondensador conectado en V_AFUERAel LTC3330 permite una vida útil de la batería aún más prolongada, lo que reduce las llamadas de mantenimiento para reemplazar las baterías.