什么是能量收集開發(fā)套件?

EFR32xG22E(xG22E)能量收集(Energy Harvesting)開發(fā)套件是設計節(jié)能物聯(lián)網(wǎng)應用的一個理想起點，可用于探索和評估Silicon Labs(芯科科技)多協(xié)議無線系統(tǒng)單芯片(SoC)支持的多種能量收集解決方案。

該套件支持評估基于能量收集供電的設備在低功耗藍牙（Bluetooth LE）和Zigbee Green Power協(xié)議下的功能與性能。它包含xG22E探索套件以及多個能量收集擴展板，可用于評估多種能量來源，例如光伏電池、感應式或壓電系統(tǒng)，以及熱電發(fā)電器（TEG）。

xG22E套件支持脈沖式或持續(xù)供電的應用場景，且可適配單一或雙重能量來源。

為了展示這些擴展板的功能，我們設計了7個應用示例：

Bluetooth - SoC能量收集傳感器

本示例使用了雙能量收集擴展板，采用鋰電容作為儲能元件，光伏電池作為能量來源。系統(tǒng)會定期喚醒以進行傳感器讀取和廣播數(shù)據(jù)，隨后進入休眠模式以節(jié)省能量。

Bluetooth RAIL - SoC能量收集傳感器

本示例使用了雙能量收集擴展板，采用鋰電容作為儲能元件，光伏電池作為能量來源。設備的運行原理是：先通過電源管理芯片（PMIC, AEM13920）獲取傳感器數(shù)據(jù)，然后使用RAIL構(gòu)建低功耗藍牙數(shù)據(jù)包，并以不可連接的方式進行廣播，以優(yōu)化能耗。

Bluetooth RAIL - SoC能量收集動能開關(guān)

本項目旨在實現(xiàn)一個無線開關(guān)設備，搭配xG22E Explorer Kit與Kinetic Harvester Shield使用。該擴展板集成了動能開關(guān)電源和來自e-peas的電源管理芯片。

Bluetooth - SoC能量收集應用觀察器

本項目旨在實現(xiàn)一個用于藍牙能量收集示例的觀察器設備。該設備會掃描并解析來自能量收集開關(guān)或傳感器設備的廣播數(shù)據(jù)包，并通過串口輸出發(fā)送端的信息。當連接到開關(guān)設備時，LED會提供視覺反饋。

Zigbee GPD - SoC能量收集傳感器

本項目展示了一個Zigbee Green Power設備，該設備完全由光伏電池采集的能量供電，無需電池。設備會定期喚醒，并向配對的Green Power Combo設備發(fā)送上報信息，展現(xiàn)了一個高能效、可持續(xù)的通信系統(tǒng)。

Zigbee GPD - SoC能量收集開關(guān)

本項目同樣展示了一個完全由能量收集器供電的Zigbee Green Power設備，無需電池或其他儲能元件。得益于較短的啟動時間，該無線SoC能利用動能開關(guān)采集的能量快速喚醒，并向配對的Green Power Combo(GPC)設備發(fā)送上報信息。完成配網(wǎng)后，Green Power Device會向GPC發(fā)送切換命令GPDF，以控制GPC上的LED燈。

Zigbee GPC - SoC能量收集觀察器

本項目展示了一個Zigbee GPC設備，用作能量收集型GPD的觀察器。該GPC允許多個GPD與其配對，可接收并處理Green Power數(shù)據(jù)幀GPDF，并將GPDF轉(zhuǎn)換為Zigbee Cluster Library（ZCL）數(shù)據(jù)包。其網(wǎng)絡能力符合Zigbee規(guī)范的要求，可自行組建分布式Zigbee網(wǎng)絡，或加入現(xiàn)有網(wǎng)絡，例如由Raspberry Pi上的Home Assistant協(xié)調(diào)器建立的網(wǎng)絡。