RSL10太阳能电池多传感器平台能量采集

用于RSL10多传感器平台的超低功率技术组合可在少于10ms内捕获和传输环境及惯性数据，平均消耗约10mA的电流。为使其切实可行，能量采集子系统仅需在以适当的占空比工作时提供足够的能量。

由于从周围能源如太阳能采集能量的速度通常较低，一种方法是实现与系统能量需求有关的所谓增益因子。例如，累积能量一秒钟，且传感器工作10毫秒，就会产生100倍的增益。采集10秒，且感知/传输5毫秒，会产生2000倍的增益。

向RSL10太阳能电池多传感器平台供电使其每秒进行一次10ms协议传输，能量撷取增益因数约100。在传输之间连续撷取10秒，增益将为1000。基于这些数位，太阳能撷取器需要提供10mA/100=100μA或10mA/1000=10μA的电流源，分别以1秒或10秒间隔发送。此资讯有助于选择合适的太阳能模组来为RSL10太阳能电池多传感器平台供电。然后，可以使用设置在板上的双埠连接器来连接。

Ribes Tech FlexRB-25-7030太阳能模组几乎完全满足要求，在200勒克斯（lux） 下提供16μA或1000lux 下提供80μA，这足以执行10毫秒的资料传输，最大速率约每秒一次（图二）。200 lux是北欧冬季午后多云的天气下典型的室内自然光强度。明亮的阳光、额外的人造光源，或在户外或在窗户边，光照可增加几百lux。

图2. 采用一个商用太阳能电池板演示RSL10太阳能电池多传感器，该太阳能电池板能在200 lux下提供16 μA。 

采集的环境能量通常存储在电容器或可充电电池中，这取决于应用需求。电容器能量密度较低，在给定的体积内储存的能量比电池少(图3)。因此，当没有所需的环境光时，在必须长时间保持活跃的太阳能供电应用中，二次电池可能是首选。

图3.对比储能电池和电容技术 

任何储能选择还应考虑控制充放电的布局。电池需要防止过度充电和过度放电，这可能需要一个开关调节器，并引入额外的IC和外部器件。另一方面，具有适当额定电压的电容器不需要充电电路或保护器件。但在每种情况下，都需要输出稳压。

RSL10传感器平台具有低高度、47μF储存电容器，并且使用安森美半导体简单的低压降线性稳压器（LDO）NCP170调节电压，具有超低静态电流，有助于最大限度地减少撷取的宝贵能量的泄漏。此外，板载器件可选低的最小输入电压或宽的电源电压范围，以支援简单的调节机制。

存储电容器可部署在环境照明强烈且预期不会长时间黑暗处。在这种情境下，可连续运行。该模块预闪存紧密相联的信标固件，以广播传感器数据和系统状态数据如电容器电压电平，利用蓝牙5的信标模式。此固件与iOS或Android BLE Scanner应用程式相容。

典型的嵌入式系统功率需求与采集系统所提供的能量之间的差距正在缩小。采集技术现在捕获环境能量更高效，这得益于不断开发超低功耗的半导体技术和高效的无线传输协议如蓝牙低功耗，使真正免电池的IoT端点切实可行。一站式的RSL10太阳能电池多传感器平台显示，免电池传感器现已准备好用于广泛的IoT部署。