在智能建筑@@@@、智能家居和@@工业@@@@4.0等应用中@@，都需要广泛地布建各种传感器@@与@@物联网@@@@设备@@@@@@，而这些设备@@@@若采用一般电池供电@@@@，便会有更换电池的@@问题@@，若能够采用太阳能电池@@供电@@，便可以省去更换电池的@@麻烦@@，使其@@实用性大幅提高@@@@。本文将为@@您介绍太阳能电池@@的@@发展@@，以及由安森美@@（onsemi）所推出的@@太阳能电池@@多传感器@@平台@@的@@功能与@@特色@@。
太阳能电池@@技术@@发展快速@@
太阳能发电是一种可再生的@@环保发电方式@@，其@@发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体@@，因此@@不会对环境造成污染@@，是当前最受欢迎的@@可再生能源发电方式之一@@。太阳能电池@@（solar cell）则是一种将太阳光通过光生伏打效应转成电能的@@设备@@@@@@，是一种利用太阳光直接发电的@@光电半导体薄片@@，又称为@@@@“太阳能芯片@@”或@@“光电池@@”，它只要被满足一定照度条件的@@光照度@@，瞬间就可输出电压及在有回路的@@情况下产生电流@@。
简单的@@说@@，太阳光电的@@发电原理@@，是利用太阳电池吸收@@0.4μm～1.1μm波长@@（针@@对硅晶@@）的@@太阳光@@，将光能直接转变成电能输出的@@一种发电方式@@。由于太阳电池产生的@@电是直流电@@，因此@@若需提供电力给家电用品或@@各式电器则需加装直@@／交流转换器@@，换成交流电@@，才能供电至@@家庭用电或@@工业@@用电@@。
太阳能电池@@在消费性商品上大多有充电上的@@问题@@，过去一般的@@充电对象采用镍氢或@@镍镉干电池@@，但是镍氢干电池无法抗高温@@，镍镉干电池有环保污染的@@问题@@。目前超级电容发展快速@@，容量超大@@，面积反而缩小@@，加上价格低廉@@，因此@@有部份太阳能产品开始改采用超级电容为@@充电对象@@，因而改善了太阳能充电的@@许多问题@@。
太阳能电池@@解决设备@@@@的@@供电问题@@
在智能建筑@@@@、智能家居和@@工业@@@@4.0等应用中@@，得利用各种传感器@@与@@物联网@@@@@@（IoT）设备@@@@，来进行环境数据的@@搜集与@@传送@@，这些设备@@@@通常得利用电池或@@是市电进行供电@@，这对布建这些设备@@@@时@@带来不少困扰@@，毕竟这些设备@@@@可能得布建在市电不易到达的@@户外@@，若采用一般电池供电@@，就算设备@@@@极为@@省电@@，仍终有电池电量耗尽的@@时@@候@@，此时@@必须耗费人力与@@时@@间来进行电池更换工作@@，这对这些设备@@@@布建的@@实用性@@，带来相当大的@@挑战@@。
太阳能电池@@则将可解决这些传感器@@与@@物联网@@@@设备@@@@的@@供电问题@@，只需要太阳能板可以接收到阳光@@，便可以进行光电转换@@，并将多余的@@电力储存在电池之中@@，以便在夜间持续给设备@@@@供电@@。如此一来@@，这些设备@@@@便不再有供电上的@@问题@@，将可大幅节省智能建筑@@@@、智能家居和@@工业@@@@4.0等应用的@@建置成本@@。
无需电池的@@太阳能电池@@多传感器@@平台@@@@
针@@对太阳能电池@@应用@@，安森美推出了@@RSL10太阳能电池@@多传感器@@平台@@（RSL10-SOLARSENS-GEVK），这是一个可用于智能建筑@@@@、智能家居和@@工业@@@@4.0垂直领域的@@无电池物联网@@@@应用的@@综合开发平台@@，是一套完整的@@低成本解决方案@@，可用于开发使用收集太阳能自供电的@@传感器@@节点@@。它是基于@@RSL10 SIP（System−in−Package）这套业界功耗最低的@@@@Bluetooth® 5无线电@@，RSL10太阳能电池@@多传感器@@平台@@支持@@无需任何电池@@，便可以连续@@BLE（Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙@@）来传输传感器@@信息@@，这个完全集成@@的@@平台具有多个用于环境和@@运动感应的@@智能传感器@@@@，包括@@一个超低静态电流@@LDO稳压器@@（NCP170）和@@一个用于太阳能电池@@的@@@@2端口连接器@@，还包括@@一个低重量@@、薄型@@47 μF存储电容器@@，以及一个编程和@@调试接口@@@@，和@@一个连接的@@太阳能电池@@@@。
由于该平台可从低电流源获取能量@@，因此@@在运行和@@待机期间尽量减少整个系统的@@泄漏将非常重要@@，与@@其@@他节能器件一起@@，电路板上的@@超低静态电流@@LDO（NCP170）可显着减少泄漏@@，在待机模式下功耗为@@@@55 nw，Rx为@@10 mW，Tx为@@0 dbm，可支持@@@@Beacon（信标@@）和@@遥测传输@@，并可使用带有@@Arm® Cortex®调试连接器@@（10针@@）适配器的@@@@SEGGER J-Link进行完全重新编程@@，具有超低泄漏@@、自适应占空比@@（传输能量可用性的@@自我检测@@），以及双太阳能电池@@接口@@@@（通孔焊线或@@@@ZIF接口@@）。
RSL10太阳能电池@@多传感器@@平台@@搭配多款超低功耗@@智能传感器@@@@，包括@@具有宽温度@@范围@@（-40至@@125℃）的@@低电压@@、高精度温度@@传感器@@@@（NCT203），以及组合式数字湿度@@、压力和@@温度@@传感器@@@@（BME280），还有具有集成@@唤醒和@@睡眠功能的@@智能@@3轴超低功耗@@加速度计@@（BMA400），可预刷交织的@@@@Beacon固件@@，包括@@Eddystone TLM Beacon，支持@@广播存储电容器@@电压电平@@、温度@@、自上电以来的@@时@@间和@@自上电以来的@@广告数据包@@，可兼容@@BLE Scanner应用程序@@（iOS®或@@Android™），也可支持@@@@自定义环境服务@@Beacon，支持@@广播温度@@@@、湿度和@@压力@@，还在@@B-IDK CMSIS-Pack中提供了软件库和@@示例@@，可支持@@@@广泛的@@照明条件@@（人造光或@@太阳光@@，低至@@@@180勒克斯@@）。
该板由太阳能电池@@供电@@，默认使用的@@太阳能电池@@是@@Panasonic Amorton AM−1522，其@@典型工作电压为@@@@3 V。该电路由@@3 V钳位保护@@，工作域为@@@@1.6 V至@@2.65 V，当低于@@1.6 V时@@不允许传输@@，器件正在收集能量@@；当电压高于@@2.65 V时@@，器件开始运行@@，并将能量缓冲耗尽至@@@@1.6 V。
RSL10太阳能电池@@多传感器@@平台@@可广泛地应用于智能家居@@／建筑@@、环境传感@@（加热@@／冷却@@、空气质量@@）、入侵检测@@、环境和@@气候控制@@、工业@@4.0／智慧城市@@、工人安全和@@跌倒检测@@、空气质量@@监测@@、烟雾探测@@、移动个人护理@@、集成@@／便携式传感器@@@@、智能安全头盔@@（自行车@@、摩托车@@）等领域@@。
多款低功耗器件与@@开发工具构建开发平台@@
RSL10太阳能电池@@多传感器@@平台@@采用多款重要的@@器件@@，包括@@由安森美推出的@@@@RSL10无线射频收发器@@是一款无线电@@@@SoC，支持@@Bluetooth® 5.2认证@@，与@@SDK 3.7，RSL10可为@@无线应用带来超低功耗@@@@BLE，支持@@高级无线功能@@，同时@@优化系统尺寸和@@电池寿命@@。高度集成@@的@@无线电@@@@SoC采用双核架构和@@@@2.4 GHz收发器@@，可灵活支持@@@@BLE和@@2.4 GHz自定义协议@@。RSL10的@@软件开发套件@@（SDK）可通过利用来自@@@@Blinky的@@方便用于抽象@@、驱动程序和@@示例应用程序@@@@，来实现超低功耗@@@@BLE应用的@@快速开发@@，以完成@@BLE外围设备@@@@@@，以及介于两者之间的@@所需工具@@。
其@@SDK的@@主要功能包括@@基于@@Eclipse®的@@免费@@onsemi IDE，以及对@@Keil μVision®和@@IAR Embedded Work Bench®的@@支持@@@@，具有完整的@@@@BLE协议栈@@，并带有@@Android™和@@iOS应用程序@@的@@@@FOTA（无线固件@@@@），与@@支持@@@@FreeRTOS™。
在智能传感器@@方面@@，包括@@Bosch Sensortec的@@BMA400三轴加速度传感器@@是第一款真正的@@超低功耗@@加速度传感器@@@@。因此@@，BMA400特别适用于需要持久电池寿命的@@可穿戴设备@@@@@@。此外@@，它还是智能家居应用的@@理想解决方案@@，例如智能室内气候系统和@@智能家居安全系统@@。通过区分危急情况和@@错误信号@@，新的@@加速度传感器@@可避免错误警报@@。
来自@@Bosch Sensortec的@@BME280则是一款可测量相对湿度@@、大气压力和@@环境温度@@的@@湿度传感器@@@@，是专为@@尺寸和@@低功耗是关键设计参数的@@移动应用和@@可穿戴设备@@@@而开发@@。该器件结合了高线性度和@@高精度传感器@@@@，非常适合低电流消耗@@、长期稳定性和@@高@@EMC稳固性@@。该湿度传感器@@可提供极快的@@响应时@@间@@，因此@@支持@@新兴应用的@@性能要求@@，例如情境感知和@@在宽温度@@范围内提供高精度感测@@。
来自@@安森美的@@@@@@NCT203温度@@传感器@@则是一款数字温度@@计和@@低温@@／超温报警器@@，旨在用于需要低功耗和@@尺寸的@@热管理系统@@。NCT203可在@@1.4 V至@@2.75 V的@@电源范围内工作@@，使其@@可用于包括@@低功率设备@@@@在内的@@广泛应用@@。
安森美的@@@@NCP170线性稳压器@@@@（LDO）系列@@CMOS低压差稳压器@@@@，是专为@@需要超低静态电流的@@便携式电池供电应用而设计@@。典型值的@@@@500 nA超低功耗@@，可确保较长的@@电池寿命@@，动态瞬态升压功能可改善无线通信应用的@@设备@@@@瞬态响应@@。该器件采用小型@@1 × 1 mm xDFN4、TSOP5和@@SOT-563封装@@。
结语@@
近年来@@，太阳能电池@@的@@发展速度越来越快@@，充电的@@速度越来越快@@，寿命越来越长@@，充电温度@@范围更广@@，并可减少太阳能电池@@用量@@（可低压充电@@），使其@@实用性大幅提高@@@@。本文介绍的@@安森美@@RSL10太阳能电池@@多传感器@@平台@@，搭配太阳能电池@@@@，将可为@@各种传感器@@与@@物联网@@@@设备@@@@提供源源不绝的@@电力@@，解决智能建筑@@@@、智能家居和@@工业@@@@4.0等应用的@@设备@@@@供电问题@@，其@@市场与@@应用将极具发展空间@@@@，值得有兴趣的@@朋友进一步了解@@。
文章来源@@：Arrow Solution