Metody pozyskiwania energii dla autonomicznych bezprzewodowych sieci czujnikowych

• Autorzy: Olszyna J. , Winiecki W.

Warianty tytułu

EN

Energy harvesting methods for autonomous wireless sensor networks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metody pozyskiwania energii dla autonomicznych bezprzewodowych sieci czujnikowych. Pozyskiwanie energii w takich systemach odbywa się za pomocą dedykowanych układów, w niektórych przypadkach źródłem energii może być sam obiekt pomiarowy. Źródła energii odpowiednie dla ww. zastosowań możemy przyporządkować do jednej z kategorii: ruch i wibracje, różnica temperatur, promieniowanie świetlne i fale radiowe.

EN

The paper presents energy harvesting methods suitable for autonomous wireless sensor networks. The average power demand of a typical sensor is between 20-100 žW [1]. In such systems energy is harvested via dedicated circuits. In some cases a measured object can be an energy source. Energy sources adequate for the abovementioned applications can be assigned to one of the categories: movement and vibration, temperature differences, light radiation, radio-frequency waves [1, 2, 3]. An analysis of available solutions in terms of power density or dimensions of power harvesting circuit is required for each energy source. Another important issue is the energy source power characteristic and whether it is controllable. If harvested energy is not stored (battery), a key parameter becomes the average power. In the paper we take a close look at energy harvesting approaches, along with the underlying physics and the power output. The achievable power ranges from 0,1 žW/cm2 to 15 mW/cm2 (depending on the size of the energy harvesting unit). The highest power can be achieved with photovoltaic cells under direct exposure to the sunlight.

Słowa kluczowe

PL

system pomiarowy rozproszony; sieci bezprzewodowe; sieci sensorowe; sieci autonomiczne; pozyskiwanie energii

EN

distributed measurement systems; autonomous wireless sensor networks; power harvesting

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 58, nr 10
• Strony: 837--839
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Olszyna J.

autor

Winiecki W.

• Politechnika Warszawska, Instytut Radioelektroniki, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Vullers R. J. M., Schaijk R. V., Visser H. J., Penders J., Hoof C. V.: Energy Harvesting for Autonomous Wireless Sensor Networks, IEEE Journal of Solid-State Circuits, t. 2 (2) , s. 29-38, 2010.
• [2] Ando B., Baglio S., Trigona C.: Autonomous sensors: From standard to advanced solutions [Instrumentation notes], IEEE Instrumentation and Measurement Magazine, t. 13 (3), s. 33-37, 2010.
• [3] Sudevalayam S., Kulkarni P.: Energy Harvesting Sensor Nodes: Survey and Implications, IEEE Communications Surveys & Tutorials, t. 13 (3), s. 443-461, 2011.
• [4] Akyildiz F., Su W., Sankarasubramaniam Y., Cayirci E.: A survey on sensor networks, Communications Magazine, t. 40 (8), s. 102-114, 2002.
• [5] Boniewicz M., Zieliński M.: Pomiarowa sieć radiowa o niskim zużyciu energii, PAK, t. 2011 (12), s. 1515-1517, 2011.
• [6] Beeby S. P., Tudor M. J., White N. M.: Energy harvesting vibration sources for microsystems applications, Meas. Sci. Technol., t. 17 (2006), s. R175-R195, 2006.
• [7] Zasada K., Krawczuk M.: Uzyskiwanie energii za pomocą materiałów piezoelektrycznych, PAK, t. 2010 (5), s. 445-449, 2010.
• [8] Hande A., Bridgelall R., Zoghi B.: Vibration Energy Harvesting for Disaster Asset Monitoring Using Active RFID Tags, Proc.of the IEEE, t. 98 (9), s. 1620-1628, 2010.
• [9] Bottner H., Nurnus J., Schubert A., Volkert F.: New high density micro structured thermogenerators for stand alone sensor systems, Proc. 26th International Conference on Thermoelectrics, s. 306-309, 2007.
• [10] Nasiri A., Zabalawi S. A., Mandic G.: Indoor Power Harvesting Using Photovoltaic Cells for Low-Power Applications”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, t. 56 (11), s. 4502-4509, 2009.
• [11] Sample A., Smith J. R.: Experimental results with two wireless power transfer systems, Proc. IEEE Radio and Wireless Symposium, s. 16-18, 2009.
• [12] Marian V., Allard B.,, Vollaire C., Verdier J.: Strategy for Microwave Energy Harvesting From Ambient Field or a Feeding Source, IEEE Transactions on Power Electronics, t. 27 (11), s. 4481-4491, 2012.
• [13] Riviere S., Douyere A., Alicalapa F., Luk J. D. L. S.: Study of complete WPT system for WSN applications at low power level, IEEE Electronics Letters, t. 46 (8), s. 597-598, 2010.
• [14] Jabbar H., Song Y. S., Jeong T. T.: RF energy harvesting system and circuits for charging of mobile devices, IEEE Transactions on Consumer Electronics, t. 56 (1), s. 247-253, 2010.
• [15] Reinisch H., Gruber S., Wiessflecker M., Unterassinger H., Hofer G., Pribyl W., Holweg G.: An electro-magnetic energy harvester with 190nW idle mode power consumption for wireless sensor nodes, Proceedings of the ESSCIRC, s. 234-237, 2010.