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室內(nèi)專用,工程師自治微型太陽(yáng)能模塊(TSEM)

2019/04/28
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2019 Hackadayprize 中國(guó)區(qū)賽事正在火熱報(bào)名 ing,我們將為大家介紹在過(guò)去幾屆 Hackadayprize 中獲獎(jiǎng)的作品,希望能給你帶來(lái)啟發(fā)!快點(diǎn)來(lái)報(bào)名參賽,12.5 萬(wàn)美元的終極大獎(jiǎng)在等你認(rèn)領(lǐng):https://www.cirmall.com/hackadayprize_2019

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這是一個(gè) 1x1 英寸的 PCB 模塊,帶有兩個(gè)微型太陽(yáng)能電池,一個(gè)高效的鋰離子電池充電器和兩個(gè)穩(wěn)壓輸出(3.3V 和 1.8V)。它可以從室內(nèi)照明中獲取足夠的功率,為簡(jiǎn)單的 BLE 或 LoRa 傳感器供電。該板具有 c 形通孔,因此可以表面貼裝在母板上。
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適用于室內(nèi)應(yīng)用
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選用的 AEM10941 電源 IC 非常適合室內(nèi)應(yīng)用,因?yàn)樗哂谐?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E4%BD%8E%E5%8A%9F%E8%80%97/">低功耗的啟動(dòng)。升壓轉(zhuǎn)換器在 380 mV 輸入電壓和 3 uW 輸入功率下啟動(dòng)。通過(guò)每 5 秒進(jìn)行一次 MPPT 最大功率點(diǎn)跟蹤,IC 可以從太陽(yáng)能電池中獲得最大功率。此外,單晶硅太陽(yáng)能電池具有非常寬的光譜范圍,效率為 22%。這使得 TSEM 非常適合室內(nèi)應(yīng)用。
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在室內(nèi)收獲多少能量??
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室內(nèi)照明約為室外的 1/100 或 10W / m2。在該功率下,太陽(yáng)能電池的開路電壓為 0.458V,并且我估計(jì)每個(gè)電池的 Vmp 為 0.36V。由于我們有兩個(gè)串聯(lián),增壓器將在 0.72V 輸入電壓下工作。在該電壓下,升壓效率約為 75%。LiPo 電池充電效率約為 95%。電池電流比太陽(yáng)能電流小 5.72 倍,因?yàn)殡妷簭?0.72 V 增加到 4.12 V。最后我假設(shè)室內(nèi)燈每天可以使用 10 小時(shí)。每天收獲 44mA * 1 / 100th * 75%* 95%* 0.72V / 4.12V * 10 小時(shí)= 0.55mAh。因此,應(yīng)用必須具有小于 0.55mAh / 24h = 23uA 的平均電流,這足以用于簡(jiǎn)單的藍(lán)牙低功耗信標(biāo)或非常簡(jiǎn)單的 LoRa 應(yīng)用。然而,如果該設(shè)備每天只有一個(gè)小時(shí)的陽(yáng)光照射,它會(huì)收獲 10 倍以上:7 毫安時(shí)。?
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如果您需要更高的電流,那么您可以連接更多的太陽(yáng)能電池板。下面表格是板載太陽(yáng)能電池和外接太陽(yáng)能電池在成本,尺寸和每天收獲的能量方面的比較。
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收獲的能量可以存儲(chǔ)在這個(gè) 110mAh 3 * 20 * 25mm LiPo 電池中。這個(gè)電池非常適合模塊背面。?
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產(chǎn)品規(guī)格
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  • PCB 2 層 25.4 x 25.4 x 0.6 mm(1 x 1 英寸)
  • 2 個(gè)串聯(lián)的板載太陽(yáng)能電池,每個(gè) 0.5V / 44mA,每個(gè) 22 x 7 x 1.8 mm
  • 收集 IC 輸入電壓 50mV 至 5V。輸入電流最大 110mA。MPPT 每 5 秒,MPPT 設(shè)置為 70%(可調(diào))。
  • 電池:連接外部 3.7V 鋰電池
  • 3.3V / 80mA 和 1.8V / 20mA 穩(wěn)壓輸出。當(dāng)電池電壓介于 3.60V 和 4.12V(最大充電電壓)之間時(shí)啟用?
  • 分壓器使用主機(jī) MCU 監(jiān)控電池電壓
  • 3.3V 狀態(tài)輸出引腳,如果電池電壓低于 3.60V,則會(huì)向主機(jī) MCU 發(fā)出警告
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引腳
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  • SRC - 太陽(yáng)能電池板正極端子,輸入到收集 IC,只有在使用外接太陽(yáng)能電池板時(shí)才能連接
  • GND - 太陽(yáng)能電池板負(fù)極端子,只有在使用外接太陽(yáng)能電池板時(shí)才能連接
  • BUCK - 可用于拉高 SELMPP1 和 SELMPP0,2.2V?
  • STATUS - 開路輸出,1M 上拉,當(dāng)電池電壓低于 3.6V 時(shí),在 3.3V 輸出禁用前低 600ms??捎糜诰嬷鳈C(jī) MCU 正常終止寫入 eeprom / flash 并準(zhǔn)備斷電。電壓等級(jí) 0 / 3.3V。
  • BAT_MEAS - 模擬輸出,為主機(jī) MCU 提供分壓電池電壓,比率為 10 /(4.7 + 10)= 0.68 * Vbat
  • GND -?
  • BAT + - 連接到 Li-Po 正極端子
  • GND - 連接到 Li-Po 負(fù)極端子
  • 3.3V - 電源輸出,為您的應(yīng)用電路提供 3.3V 電壓
  • GND - 3.3V 輸出的接地連接
  • 1.8V - 電源輸出,為您的應(yīng)用電路提供 1.8V 電壓
  • GND - 1.8V 輸出的接地連接

如果你對(duì)這個(gè)項(xiàng)目感興趣,想獲取完整信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn):

https://hackaday.io/project/159139-tiny-solar-energy-module-tsem

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與非網(wǎng)編譯內(nèi)容,未經(jīng)許可,不得轉(zhuǎn)載!

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有人說(shuō)硬件技術(shù)將很快達(dá)到極限,而在我們看來(lái),硬件創(chuàng)新,尤其是中國(guó)硬件工程師的創(chuàng)新,還遠(yuǎn)未走到盡頭,而只是剛剛開始。作為致力于為全球硬件開發(fā)者提供技術(shù)共享服務(wù)的平臺(tái),與非網(wǎng)母公司 SupplyFrame 旗下最大的全球硬件開發(fā)者社區(qū) Hackaday.com 已連續(xù)五年舉辦全球硬件開發(fā)者大賽 Hackadayprize,有超過(guò) 3000 多個(gè)硬件團(tuán)隊(duì)在這個(gè)賽事中互動(dòng)交流、切磋技藝。

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這個(gè)《硬件改變世界》系列,我們挑選在前幾屆 Hackadayprize 大賽中獲獎(jiǎng)的優(yōu)秀作品加以展示,硬件技術(shù)可以多有意思,硬件開發(fā)者可以多有創(chuàng)意,從這些作品中你可以看到。



2019 年 3 月,Hackadayprize 中國(guó)區(qū)賽事隆重開啟,我們很期待看到國(guó)內(nèi)的硬件開發(fā)者大開腦洞、大展技藝。你準(zhǔn)備好了沒(méi),與來(lái)自全球的硬件開發(fā)者同臺(tái) PK?

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