振动为无线传感器供电

通过诸如802.15.4（Zigbee及其它类似的标准）等通信协议来通告测量结果的无线传感器的概念正在日趋普及。该思想的一个重要内容是：这种传感器的供电方式应该有两种,一是采用电池来供电,凭借其低功率需求和占空比来获得长久的电池使用寿命;另一种是从环境中"收获"或"回收"能量,提取其所需的功率。创业公司Perpetuum设计出了其PMG7发电机,它能够从由AC感应电动机驱动的旋转设备（泵、风扇和其它机械设备）的振动中收集能量,然后释放出来为传感器和无线收发器节点供电。

Perpetuum公司的发电机是机电式的（不同于压电式,有些研究人员在回收振动能量时采用的就是这种压电式原理）,其基本结构是一个承载一对永久磁铁的弹性梁。振动使磁铁产生运动,而且在这对磁铁之间安放了一个由多匝细线缠绕而成的线圈。发电机中的电路负责AC整流,并对一个电容器或超级电容器进行充电,电容器本身又为传感器节点供电。该设计能够聚集有用的能量值,因为弹性梁是一种谐振结构,它被调谐至所有AC电动机都会产生的50Hz～60Hz振动频率。Perpetuum产品的本质就是谐振梁的设计,该弹性梁具有宽的（机械）带宽;某一范围内的振动频率将使其产生运动,而且用户无需把每个发电机调谐至一个特定的电动机频率。虽然有一种机械频率调谐功能,但Perpetuum公司CEO（首席执行官）Roy Freeland声称,当与"全世界所有用于驱动机械设备的绝大多数（远远超过90%）AC电动机"相连时,PMG7将立即开始工作。Freeland认为,对于802.15.4网络的推广而言,这样一种电源是必不可少的："例如,您可以看到,当（无线传感器）这一想法被介绍给工艺工程师的时候,他们对之充满了热情,但当提到‘电池’这个字眼时,他们的热情便戛然而止了。我们知道,石油公司在其工作现场是不接受任何形式的电池供电型设备的。"

PMG7发电机将从一个100mg的振级产生高达 5mW/3.3V的输出功率。这足以满足一个无线节点的供电需要,使其能够周期性地报告诸如温度、压力或向发电机供能的相同振动的频谱等传感器数据。来自美国的制造商RLW公司已经采用该原理来设计其基于加速计的状态监控传感器节点。目前,它传送的是用于远程分析的原始加速计频谱,不过Perpetuum 公司称,可提供足够的能量在传感器内部执行FFT并报告经过处理的数据。用户可以把一个传感器节点用螺栓紧固在电动机、泵或风扇外壳上,或者,他们也可以简单地临时连接一个磁性线夹,以实现真正的"即时传感器网络"操作。

Perpetuum公司的目标是在大批量生产之后将价格控制在 100欧元以下。虽然刚上市时的价格较高,但Freeland表示："我们认为该产品已经具备了与电池供电型替代方案展开竞争的实力,当您把采用电池时的使用寿命成本以及安排维修人员更换电池的成本考虑在内时,就会体会到这一点。"