Pemanenan energi RF semakin berperan dalam aplikasi berbasis AI
Meningkatnya permintaan perangkat nirkabel seperti ponsel dan komputer menunjukkan pentingnya aplikasi nirkabel di seluruh dunia. Perangkat ini, bagaimanapun, membutuhkan catu daya terus menerus atau masa pakai baterai yang lama. Untuk membatasi penggunaan baterai demi masalah keamanan, sistem pemanenan energi RF untuk menyediakan daya nirkabel dapat menguntungkan seluruh pasar aplikasi, yang diperkirakan akan tumbuh sebesar 22% antara tahun 2020 dan 2025.
Pertumbuhan ini dapat dikaitkan dengan banyak faktor, tetapi pendorong utamanya adalah kecerdasan buatan (AI). Meskipun algoritme AI kuat sekarang, mereka membutuhkan lebih banyak data agar lebih efektif. Dan di situlah daya nirkabel berperan. Daya nirkabel telah terbukti andal dan efisien, dan dapat membantu memberi makan AI untuk membantunya membuat keputusan yang lebih baik. Dalam sebuah wawancara dengan EE Times Europe , Charlie Goetz, CEO Powercast, mengatakan bahwa dia yakin bahwa IoT, ADAS, dan kota pintar adalah sejumlah area terkait AI yang dapat paling diuntungkan dari implementasi dan adopsi daya nirkabel.
RF tersedia dan dapat ditemukan dengan sangat mudah di mana saja dan kapan saja, terlepas dari waktu, batas geografis, atau kondisi cuaca. Biasanya, RF berkisar dari 3 kHz hingga 300 GHz. Idenya adalah untuk memanen sumber energi RF tersebut dan menyimpannya untuk digunakan dalam aplikasi tertentu. Pemanenan energi RF menawarkan manfaat yang signifikan untuk banyak aplikasi, tetapi memerlukan perhatian yang cermat terhadap komponen utama, termasuk antena penerima dan sirkuit pengkondisi daya yang diperlukan untuk pendekatan ini.
Daya nirkabel
Pengaturan industri apa pun yang memerlukan informasi sensorik untuk pemeliharaan preventif dan pemadaman kritis dapat memanfaatkan daya nirkabel. Misalnya, fasilitas manufaktur memiliki area tertentu yang sulit dijangkau atau berbahaya untuk diakses. Oleh karena itu, sensor tertentu (baterainya) tidak dapat diubah. Sensor yang diisi daya oleh daya nirkabel memungkinkan mentalitas set-and-forget (yaitu, Anda tidak perlu mengganti baterai), yang memungkinkan aliran informasi tanpa gangguan ke AI.
Kendaraan otonom juga dapat sangat diuntungkan dari daya nirkabel. Saat ini, mobil self-driving terintegrasi dengan lingkungannya menggunakan sonar, radar, dan pengenalan pola. Untuk menjadi lebih aman dan lebih andal, mobil perlu merasakan lingkungannya dan berkomunikasi dengan jalan:lampu jalan, garis kuning jalan, dll., melalui sensor. Dengan sensor bertenaga nirkabel, mobil juga dapat berkomunikasi melalui lingkungan tanpa menabrak kabel penghubung sehingga menghasilkan cara yang lebih aman dan dapat diandalkan.
Lebih jauh lagi, pemberdayaan kota pintar tidak akan terjadi dengan baterai dan kabel tetapi dengan AI dan daya nirkabel. Agar kota pintar dapat berkomunikasi dengan lingkungannya, daya nirkabel dan pengisian daya harus diterapkan.
Pemanenan energi
Frekuensi radio merupakan sumber yang melimpah untuk pemanenan energi, meskipun memerlukan kedekatan antena pemancar. Konsep pemanenan energi dari RF bukanlah hal baru dan prosesnya relatif sederhana. Gelombang radio menyerang antena dan menyebabkan perbedaan potensial yang menggerakkan pembawa muatan sepanjang antena dalam upaya untuk menyamakan medan. Sirkuit panen pada dasarnya menangkap gerakan ini. Energi disimpan sementara dalam kapasitor dan kemudian digunakan untuk menciptakan perbedaan potensial yang diinginkan pada beban.
Teknologi pengisian RF menggunakan beberapa teknologi (Qi, PMA/AirFuel Alliance, WPC, dll.), masing-masing dengan berbagai metode pengisian dan jarak pengisian maksimum. Router dan ponsel kami menciptakan wilayah ruang dengan energi potensial yang bervariasi dari waktu ke waktu dan/atau jarak. Dan di mana pun ada perbedaan potensial, selalu ada cara untuk mendapatkan listrik.
Pemancar RF untuk komunikasi biasanya dibatasi dalam jumlah daya yang dapat mereka pancarkan. Selanjutnya, untuk sumber radio tertentu, daya pada antena penerima turun dengan jarak seperti yang diprediksi oleh persamaan transmisi Friis:
dimana
P T =daya yang ditransmisikan P R =daya yang diterima G T =penguatan antena pemancar G R =penguatan antena penerima λ =panjang gelombang d =jarak antara pemancar dan penerima
Desain antena penerima memainkan peran penting dalam memaksimalkan efisiensi pemanenan energi. Antena penerima dapat diukir ke dalam papan sirkuit tercetak atau tersedia sebagai komponen koil penerima yang dirancang khusus untuk tugas tersebut (gambar 1).
Gambar 1:Antena patch Powercast (900 MHz) disertakan dalam kit evaluasi P2110.
Teknologi Powercast
Pada awal tahun 2021, Powercast mengumumkan bahwa mereka telah dinobatkan sebagai pemenang BIG Innovation Awards 2021 yang dipersembahkan oleh Business Intelligence Group untuk sistem pemindaian suhu RFID bertenaga nirkabel baru, yang memungkinkan perusahaan memantau suhu karyawan dengan mudah dan aman untuk mendukung Covid- 19 protokol pemantauan.
Sistem pemindaian suhu terdiri dari sensor suhu, pembaca RFID, dan monitor TV. Dengan menggunakan teknologi nirkabel, perangkat mengisi daya dengan cepat saat dipegang di dekat pembaca RFID di pintu masuk perusahaan menggunakan teknologi pemanenan energi Powercast yang dipatenkan. Karyawan memindai dahi mereka menggunakan tongkat untuk membaca suhu mereka dan diperbolehkan masuk atau ditolak masuk berdasarkan pembacaan, yang muncul secara otomatis di monitor.
“Desain antena sangat penting, ini berfungsi untuk menyetel kami ke frekuensi tertentu yang dalam kasus kami adalah 915 Mhz. Saat Anda berurusan dengan RF, Anda berurusan dengan jumlah daya yang sangat kecil di bagian akhir, bahkan pada jarak yang relatif dekat. Anda berurusan dengan 10 atau mungkin ratusan miliwatt yang rendah. Jadi manajemen energi Anda di balik pengumpulan dan konversi itu harus sangat penting. Antena dan manajemen energi harus bekerja sama secara harmonis untuk mendapatkan pengalaman pengguna yang tepat dan benar-benar memberikan solusi nyata,” kata Goetz.
Gambar 2:Kit Evaluasi P2110-EVAL-02
Antena penerima memiliki impedansi 50 ohm, yang harus sesuai dengan impedansi input perangkat lainnya. Tegangan yang dikumpulkan di sekitar antena kemudian harus dibawa ke tegangan yang dapat diubah menjadi DC. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan pompa pengisian, yang meningkatkan tegangan tetapi jelas tidak dapat meningkatkan daya total. Powercast menawarkan kit evaluasi untuk membantu perusahaan mengeksplorasi kemungkinan teknologi ini. P2110-EVAL-02 mencakup penerima dan pemancar RF, antena, dan papan pengisi daya untuk mengumpulkan daya yang dipancarkan (gambar 2).
Bersamaan dengan ketersediaannya yang meningkat, pemanenan daya RF tidak hanya menguntungkan persyaratan pemasangan kabel, tetapi juga menawarkan sistem yang terlindung dari kondisi lingkungan dan bahan berbahaya. Untuk jaringan mesh, para insinyur dapat menggabungkan pemanenan energi RF dengan komunikasi perangkat-ke-perangkat yang canggih untuk berbagai aplikasi.
>> Artikel ini awalnya diterbitkan pada situs saudara kami, EE Times Europe.
