什么是能量收集開(kāi)發(fā)套件?

EFR32xG22E(xG22E)能量收集(Energy Harvesting)開(kāi)發(fā)套件是設(shè)計(jì)節(jié)能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)理想起點(diǎn)，可用于探索和評(píng)估Silicon Labs(芯科科技)多協(xié)議無(wú)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(píng)估基于能量收集供電的設(shè)備在低功耗藍(lán)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(gè)能量收集擴(kuò)展板，可用于評(píng)估多種能量來(lái)源，例如光伏電池、感應(yīng)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(yīng)用場(chǎng)景，且可適配單一或雙重能量來(lái)源。

為了展示這些擴(kuò)展板的功能，我們?cè)O(shè)計(jì)了7個(gè)應(yīng)用示例：

Bluetooth - SoC能量收集傳感器

本示例使用了雙能量收集擴(kuò)展板，采用鋰電容作為儲(chǔ)能元件，光伏電池作為能量來(lái)源。系統(tǒng)會(huì)定期喚醒以進(jìn)行傳感器讀取和廣播數(shù)據(jù)，隨后進(jìn)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(kuò)展板，采用鋰電容作為儲(chǔ)能元件，光伏電池作為能量來(lái)源。設(shè)備的運(yùn)行原理是：先通過(guò)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(lán)牙數(shù)據(jù)包，并以不可連接的方式進(jìn)行廣播，以優(yōu)化能耗。

Bluetooth RAIL - SoC能量收集動(dòng)能開(kāi)關(guān)

本項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)一個(gè)無(wú)線開(kāi)關(guān)設(shè)備，搭配xG22E Explorer Kit與Kinetic Harvester Shield使用。該擴(kuò)展板集成了動(dòng)能開(kāi)關(guān)電源和來(lái)自e-peas的電源管理芯片。

Bluetooth - SoC能量收集應(yīng)用觀察器

本項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)一個(gè)用于藍(lán)牙能量收集示例的觀察器設(shè)備。該設(shè)備會(huì)掃描并解析來(lái)自能量收集開(kāi)關(guān)或傳感器設(shè)備的廣播數(shù)據(jù)包，并通過(guò)串口輸出發(fā)送端的信息。當(dāng)連接到開(kāi)關(guān)設(shè)備時(shí)，LED會(huì)提供視覺(jué)反饋。

Zigbee GPD - SoC能量收集傳感器

本項(xiàng)目展示了一個(gè)Zigbee Green Power設(shè)備，該設(shè)備完全由光伏電池采集的能量供電，無(wú)需電池。設(shè)備會(huì)定期喚醒，并向配對(duì)的Green Power Combo設(shè)備發(fā)送上報(bào)信息，展現(xiàn)了一個(gè)高能效、可持續(xù)的通信系統(tǒng)。

Zigbee GPD - SoC能量收集開(kāi)關(guān)

本項(xiàng)目同樣展示了一個(gè)完全由能量收集器供電的Zigbee Green Power設(shè)備，無(wú)需電池或其他儲(chǔ)能元件。得益于較短的啟動(dòng)時(shí)間，該無(wú)線SoC能利用動(dòng)能開(kāi)關(guān)采集的能量快速喚醒，并向配對(duì)的Green Power Combo(GPC)設(shè)備發(fā)送上報(bào)信息。完成配網(wǎng)后，Green Power Device會(huì)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(xiàng)目展示了一個(gè)Zigbee GPC設(shè)備，用作能量收集型GPD的觀察器。該GPC允許多個(gè)GPD與其配對(duì)，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(luò)能力符合Zigbee規(guī)范的要求，可自行組建分布式Zigbee網(wǎng)絡(luò)，或加入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，例如由Raspberry Pi上的Home Assistant協(xié)調(diào)器建立的網(wǎng)絡(luò)。