【導讀】為了充分發(fā)揮工業(yè)4.0的潛力，工廠(chǎng)和設備需要安裝傳感器。傳感器的數量如此之多，使得有線(xiàn)安裝設備禁用，因此無(wú)線(xiàn)技術(shù)（如無(wú)線(xiàn)HART和即將推出的Bluetooth®低能量網(wǎng)絡(luò )）成為直接的考慮因素。然而，這些傳感器的電池更換的成本通常被低估。
不用使用電池，從傳感器正監測的信號驅動(dòng)傳感器是可擴展性的解決方案。例如，位置或接近傳感器由它們正在監視的實(shí)際運動(dòng)提供動(dòng)力，這使得系統能夠達到可預測性和魯棒性的最高水平。
TI發(fā)布了一個(gè)新的參考設計，即無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)電源參考設計的能量采集，為能量采集開(kāi)關(guān)（圖1）提供電源管理解決方案。能量采集開(kāi)關(guān)的構造類(lèi)似于一個(gè)線(xiàn)性發(fā)電機，將機械能轉換為電能。參考設計采集該電能，以對閥或其它機械致動(dòng)器，及用于機器啟動(dòng)和停止的緊急開(kāi)關(guān)和控制器進(jìn)行無(wú)線(xiàn)位置控制。
圖1：無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的能量采集參考設計
參考設計的應用范圍包括工廠(chǎng)自動(dòng)化和過(guò)程控制，及建筑自動(dòng)化和非工業(yè)領(lǐng)域。當需要更低的維護和安裝成本、更高的系統運行時(shí)間和更高的靈活性，且認為接線(xiàn)不可行時(shí)，您可以使用此類(lèi)型的解決方案。此外，由于設計固有的低功率操作特性，它是隔爆應用的最佳解決方案，避免使用成本過(guò)高的保護方法。
當設計能量采量電路時(shí)，不管負載是否在多個(gè)系統中具有重復使用的靈活設計，提取最大能量是一個(gè)挑戰。
電動(dòng)系統可以是具有固定輸出阻抗的發(fā)電機，因此從理論上講，為了提取最大能量，只需要將源阻抗與負載匹配。然而，對于動(dòng)態(tài)行為負載，這不可能實(shí)現。
一種替代方案是緩沖能量。它可作為對有源負載的恒定電源供給。因此，挑戰是能夠在不暴露恒定負載的條件下，從發(fā)電機提取盡可能多的能量。應該考慮兩個(gè)主要事情：
● 通過(guò)盡可能長(cháng)時(shí)間地保留DC / DC充電的輸入電容，一旦發(fā)電機的輸出電壓低于輸入電容的電壓，不再提取能量。
● 通過(guò)使DC / DC盡快啟動(dòng)，發(fā)電機盡可能靠近其短路工作點(diǎn)運行，這也遠離其最大功率點(diǎn)。
要記住的另一設計考慮是發(fā)生器將產(chǎn)生兩個(gè)脈沖：針對每個(gè)完全致動(dòng)（推動(dòng)和釋放），一個(gè)為正，一個(gè)為負。參考設計通過(guò)負波整流提取最大能量。
對于整流，有兩種可能選擇：全波整流或倍壓器。參考設計遵循倍壓器（參見(jiàn)圖2）選項，有兩個(gè)原因：
● 與全波整流器相比，倍壓器的損耗僅為二極管的一半，因此整體效率得以提高。
● 當DC / DC達到欠壓閉鎖（UVLO）時(shí)，電容中留下的能量可以視為損耗。對于全波整流器，情況通常如此。利用倍壓器，第二波將高于UVLO電平對電容充電，并且因此可完全被使用。
最后，通過(guò)反復實(shí)驗優(yōu)化作為UVLO電壓的函數的輸入端值，以實(shí)際DC / DC的運行時(shí)間最大化（即，在其輸出端提供有效電壓的時(shí)間）的目標。
圖2：如何從能量采集開(kāi)關(guān)提取最大能量
參考設計可輕松連接到SimpleLink™CC2650無(wú)線(xiàn)MCU LaunchPad™套件，通過(guò)CC2650傳輸無(wú)線(xiàn)數據，并通過(guò)電路板上的TPS62122或TPS62125供電。
參考設計在包含8字節數據的三個(gè)獨立通道上發(fā)出不可連接的通告數據包。
這個(gè)設計可能是您采取的第一步措施，以充分釋放智能工廠(chǎng)的潛力?？纯丛O計頁(yè)面上的原理圖、布局和測試數據。
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