振动能为传感器网络注入环境智能

汽车中由振动供电的无线传感器可提高安全性，同时还有助于减轻装配线路中每辆汽车重达 300～500 磅的布线。振动供电的胎压监控系统可取消当前系统的电池。

能量收集传感器对于航空业具有与其对车辆相同、甚至更高的重要性。除其它功能之外，此类传感器还可针对航空器框架的完整性进行安全性监控，甚至可从无法进入的隐蔽或偏僻空间或者温度极高的地方进行监控。商业飞机中每英尺布线就会消耗大约 2000 美元的安装与终生维护成本，这还不包括消耗的燃油或备用电池。通过消除布线与电池，具有无线传输功能、由振动供电的传感器可为这个对成本敏感的行业节省大量资金，将重量、空间以及燃油消耗降至最低。

Joule-Thief 用于采集能量的运动可以来自机械振动之外的运动源，如：压力或气流；而其输出除为振动传感器供电以外，还可针对温度、化学、光线、湿度以及其它环境条件传感器提供动力。实现基于传感器的自动化不但可节约能量成本，而且还可使家庭与工作场所变得更环保、舒适。

列车车厢与集装箱可将振动供电的器件用于协助跟踪的有源射频识别 (RFID)。这种技术最终可能用到人类的服饰，以减少我们携带的电池数量，这种应用尤其是对减轻战场上士兵的负担具有重要意义。此外，AdaptivEnergy 还与 In-Q-Tel 达成了战略协议，该公司是一家发掘可为美国情报机构的使命提供支持的创新技术、以便开发情报收集应用的公司。
高效能量收集
Joule-Thief 技术的核心是一种压电陶瓷智能能量束 (Smart Energy Beam)，可对运动做出响应，然后将振动转化成能量，以便储存供随后使用。AdaptivEnergy 的 Ruggedized Laminated Piezo (RLP) 技术可为压电陶瓷材料预先施加应力，以达到超过非应力陶瓷的功率至尺寸与重量比。用于将陶瓷与金属衬底粘结在一起的高级聚酰亚胺工艺允许对陶瓷施加高 4～10 倍的应力，因而可提高电力。此外，RLP 技术还使能量束能够感测到人手感觉不到的运动，从而可有效收集广泛振动频谱范围内的能量。

由于 Joule-Thief 能量束具有可扩展性，因此它们可根据应用的功率需求制成各种长度与宽度。AdaptivEnergy 开发了效率较传统整流与电容器储存技术高得多的电子设备，可将电能储存许多小时，在必要时，甚至可在机械静止环境中储存，从而实现对所产生能量的收集。此外，如果相关应用需要更高能量储存，则设备的 DC 输出还可馈送到电池充电电路。

超低功耗控制与传输

基于由 MSP430F2274 MCU 与 CC2500 RF 收发器组成的芯片组的有源智能与通信可完善 RLP 智能能量束与收集电子产品。CC2500 RF 收发器可在 2.4GHz 频段支持可靠的低成本数字无线应用。MSP430 MCU 在工作以及待机模式下具有极低功耗。整个系统如图 3 所示。

不足 1 微秒的待机模式快速唤醒可提供快速响应，而片上系统 (SoC) 集成帮助 AdaptivEnergy 公司节省了空间与电路板成本，同时还可实现适合各种环境智能应用的免维护无线传感器。集成模数转换器 (ADC) 与脉宽调制 (PWM) 输出简化了 AdaptivEnergy 将传感器系统连接到外部电路的设计，而多样化时钟方案与 I/O 可提高嵌入式控制灵活性。在传感器发射器用于规模更大的系统时，闪存可实现用于感测、通信以及其它功能的算法与控制软件的轻松开发与升级。

能量收集是一个重要的电源技术新领域，该技术可利用建筑构架、车辆以及机械内在的振动产生电能，无需布线与电池，即可驱动传感器，从而不但可满足风力与太阳能系统的大规模需求，而且还可满足传感器等器件的小规模需求。本文所介绍的方法可实现更广泛的环境智能，以提高安全性与可靠性，同时还可降低各种应用领域的重量、空间以及安装与维护成本。