能量收集为门禁供电

电源是安全访问控制系统（如电子锁）的关键。能够从环境中的电源等设备提供了较低的成本，更容易集成和配件，并有可能使整个系统更安全，消除了切割电源的脆弱性。本文着眼于使用能量收集和电源管理的选项，以提供加密的无线接入控制系统，连接到互联网的事情，特别是专注于太阳能。
在智能建筑的改造中，提供一种接入控制系统是一个关键的限制。具有运行电力电缆上下门可以是复杂和昂贵的，和系统架构师都在寻找不同的方式对智能系统提供动力。有定期更换门锁千电池是昂贵的，在许多情况下是不切实际的。
相反，能量收集提供机会不需要大量布线来提供电力。然而还需要根据能量来源，在安装和系统设计中有一些关键的考虑。
对于外门，温度的差异可以通过能源利用珀耳帖效应控制。这是利用金属的不同的电气和热性能，佩尔蒂埃引擎，如wpg-1从莱尔德科技（图1），可以安装在门或墙的一侧比其他温暖。这就产生一个电流，可用于电池充电的电源接入控制系统。
WPG-1是一个自成一体的薄膜温差电发电机，它能收获的余热，并将其转换为可用的输出直流电源。wpg-1可以产生高达1.5兆瓦的可用输出功率，可以处理广泛的负载电阻。超低电压升压转换器结合在小于20°C.输出功率低的温度差提供可用的输出功率可以调节，以适应三电压设置点：3.3 V、4.1 V或5 V。

图1：这wpg-1能量收集发生器可以由温度差产生高达1.5兆瓦

本地电池需要捕获和平滑从源，这可以是相当有变数的，但也是为了安全。访问控制系统需要保持可用，即使停电，所以有一个当地的电池提供对系统直接由电源供电的优势。


然而，门禁控制系统的主要电力来源是光。使用太阳能为系统提供动力是成本有效的，可以使用自然光或人工光。今天的能量采集板和电源管理可以跟踪最佳的充电率，减少损失，保留尽可能多的捕获当前使用的无线链接和访问授权。
EnOcean公司的入门套件(图2)的目的是为工程师提供的工具，探讨自供电无线技术的性能容量。

图2：EnOcean的入门套件允许设计人员评估无线接入控制器由太阳能电池供电的不同架构。

松下的非晶体薄膜太阳能电池，从室内光提供5.3μA至84μA，从室外光提供5至115毫安。电池被封装在玻璃最基本的基板或薄膜，可以很容易地添加到任何结构提供动力。与电池备份的薄膜为基础的电池可以很容易地添加不必担心布线或安全。重量不是问题，电池阵列的尺寸可以用于访问控制系统所需的功率的量。至于户外系统当然可以更小，但室内的系统也可以使用相同的技术，为系统设计师创造规模经济。

图3：松下的薄膜太阳能电池为不同的环境使用玻璃或塑料薄膜基材

太阳能面板和半导体引擎需要专门的电源管理设备捕获的电流从电池的功率管理。
凌力尔特的LTM8062是一个完整的微功率跟踪电池充电器，可提供恒定电流/恒定电压充电特性。它采用3.3 V的浮动电压反馈基准，因此任何期望电池浮动电压高达14.4 V，用于LTM8062可以用一个电阻分压器进行编程。

这是用一个输入电压调节环路，降低充电电流，如果输入电压低于一个编程电平，其设置有一个电阻分压器来实现。此输入调节环路用于维持在峰值输出功率使用的最大峰值功率跟踪(MPPT)算法的太阳能电池板。

一个典型的太阳能电池板是由多个串联连接的单元，每个单元作为一个正向偏置的pn结。这样，电池的开路电压具有温度系数，它类似于一个普通的pn二极管，或约-2毫伏/℃。峰值功率点电压(VMP)，用于结晶太阳能电池板可以近似为低于V的固定电压，所以温度系数为峰值功率点是类似的开路电压。面板制造商通常指定25℃这两个值，因此，有温度传感器的反馈网络可以被用来编程的电压输入到跟踪最大峰值功率，以获得最有效的功率转换为更多的光落在细胞和它们热了起来。

所述LTM8062还包括预处理涓流充电从而电池可以从少量的电流从太阳能电池，以及坏电池检测，以简化维护和修理不断但安全充电。

同样，来自德州仪器的bq25504是专为高效率地获得并管理从生成微瓦到3×3毫米封装毫瓦太阳能或热源的纳安。该bq25504的设计开始于一个DC-DC升压变换器/充电器，需要功率的仅微瓦开始运作。一旦启动，这能够有效地提取从低电压输出收割机功率如热电发生器或太阳能电池板。升压转换器可开始电压低至330毫伏，一旦启动，可以继续获得能量下降到80毫伏。

该bq25504还实现了一个可编程的最大功率点跟踪采样网络以优化电源转移到设备中。采样VIN_DC，开路电压是使用外部电阻编程并与外部电容器保持。对于在最大功率点的80%的开路电压的(MPP)操作太阳能电池，电阻分压器可以被设置为80%的VIN_DC电压和网络将控制VIN_DC邻近该取样参考电压来操作。可替代地，外部参考电压可以通过微控制器MCU被提供以产生更复杂的MPPT算法。

图4：bq25504功能框图显示了关键作用的最大峰值功率跟踪（MPPT）控制器

为了防止损坏电池，最大和最小电压都针对用户设定的欠压(UV)和过压(OV)的水平进行监控，当电池上的电压下降到低于预设临界功率管理器可以用信号的连接的微控制器水平。这个警告应该触发电流来阻止系统进入欠压条件下脱落，但要考虑设计的访问控制系统。

结论

电源管理芯片的整合意味着许多不同类型的能源可用于无线接入控制系统，提供了巨大的灵活性，系统的实施，大大降低了复杂的布线基础设施的需求。然而，能量源的选择对系统设计师仍然是一个重要的考虑因素。使用内部或外部的太阳能电池或热能量会有不同的电源管理方案，从温度补偿和跟踪下的过电压在线监测。有一个访问控制系统关闭，由于欠压状态不积极的情况，设计师需要注意电源管理的要求得到最从他们的能量采集设计。

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