La récupération d'énergie RF joue un rôle croissant dans les applications basées sur l'IA

La demande croissante d'appareils sans fil tels que les téléphones portables et les ordinateurs montre l'importance des applications sans fil dans le monde entier. Cependant, ces appareils nécessitent une alimentation électrique continue ou une longue durée de vie de la batterie. Pour limiter l'utilisation de batteries pour des raisons de sécurité, un système de récupération d'énergie RF pour fournir une alimentation sans fil peut profiter à l'ensemble du marché des applications, qui devrait croître de 22 % entre 2020 et 2025.

Cette croissance peut être attribuée à de nombreux facteurs, mais son principal moteur est l'intelligence artificielle (IA). Alors que les algorithmes d'IA sont forts maintenant, ils nécessitent de plus en plus de données pour être plus efficaces. Et c'est là qu'intervient l'alimentation sans fil. Il a été prouvé que l'alimentation sans fil est fiable et efficace, et elle peut aider à alimenter l'IA afin de l'aider à prendre de meilleures décisions. Dans une interview avec EE Times Europe , Charlie Goetz, PDG de Powercast, a déclaré qu'il pensait que l'IoT, l'ADAS et les villes intelligentes sont un certain nombre de domaines liés à l'IA qui pourraient bénéficier le plus de la mise en œuvre et de l'adoption de l'alimentation sans fil.

La RF est disponible et peut être trouvée très facilement en tout lieu et à tout moment, indépendamment de l'heure, des limites géographiques ou des conditions météorologiques. En règle générale, RF s'étend de 3 kHz à 300 GHz. L'idée est de récolter ces sources d'énergie RF et de les stocker pour une utilisation dans certaines applications. La récupération d'énergie RF offre des avantages significatifs pour de nombreuses applications, mais nécessite une attention particulière aux composants clés, y compris l'antenne du récepteur et les circuits de conditionnement de puissance nécessaires pour cette approche.

Alimentation sans fil

Tout environnement industriel nécessitant des informations sensorielles pour la maintenance préventive et les arrêts critiques peut bénéficier de l'alimentation sans fil. Par exemple, une usine de fabrication a certaines zones difficiles d'accès ou dangereuses d'accès. Pour cette raison, certains capteurs (leurs batteries) ne peuvent pas être changés. Les capteurs qui sont chargés par alimentation sans fil permettent une mentalité de réglage et d'oubli (c'est-à-dire que vous n'avez pas besoin de changer les piles), ce qui permet un flux d'informations ininterrompu vers l'IA.

Les véhicules autonomes peuvent également grandement bénéficier de l'alimentation sans fil. Aujourd'hui, les voitures autonomes s'intègrent à leur environnement à l'aide d'un sonar, d'un radar et de la reconnaissance de formes. Pour devenir plus sûres et plus fiables, les voitures ont besoin de sentir leur environnement et de communiquer avec la route :un lampadaire, les lignes jaunes de la route, etc., via des capteurs. Avec des capteurs alimentés sans fil, les voitures peuvent également communiquer leur chemin dans l'environnement sans se cogner dans les fils de connexion, ce qui se traduit par une manière plus sûre et plus fiable.

Plus tard, l'activation des villes intelligentes ne se fera pas avec des batteries et des fils, mais avec l'IA et l'alimentation sans fil. Pour que les villes intelligentes communiquent avec leur environnement, l'alimentation et la recharge sans fil doivent être mises en œuvre.

Récupération d'énergie

La radiofréquence est une source abondante de récupération d'énergie, même si elle nécessite la proximité d'une antenne émettrice. Le concept de récupération d'énergie à partir de RF n'est pas nouveau et le processus est relativement simple. Les ondes radio frappent une antenne et provoquent une différence de potentiel qui déplace les porteurs de charge le long de l'antenne dans le but d'égaliser le champ. Le circuit de récolte capte essentiellement ce mouvement. L'énergie est stockée temporairement dans un condensateur, puis utilisée pour créer une différence de potentiel souhaitée sur la charge.

La technologie de charge RF utilise plusieurs technologies (Qi, PMA/AirFuel Alliance, WPC, etc.), chacune avec différentes méthodes de charge et distances de charge maximales. Nos routeurs ainsi que les téléphones portables créent des régions de l'espace avec des énergies potentielles qui varient dans le temps et/ou la distance. Et partout où il existe une différence de potentiel, il existe toujours un moyen d'obtenir de l'électricité.

Les émetteurs RF pour les communications sont généralement limités par la quantité d'énergie qu'ils peuvent émettre. De plus, pour une source radio donnée, la puissance à l'antenne de réception diminue avec la distance comme le prédit l'équation de transmission de Friis :

où

P _T =puissance transmise
P _R =puissance reçue
G _T =gain de l'antenne de l'émetteur
G _R =gain de l'antenne du récepteur
λ =longueur d'onde
d =distance entre l'émetteur et le récepteur

La conception de l'antenne de réception joue un rôle essentiel dans la maximisation de l'efficacité de la récupération d'énergie. Les antennes de réception peuvent être gravées dans des circuits imprimés ou disponibles en tant que composants de bobine réceptrice spécialement conçus pour la tâche (figure 1).

Figure 1 :Antenne patch Powercast (900 MHz) incluse dans le kit d'évaluation P2110.

Technologie Powercast

Début 2021, Powercast a annoncé qu'elle avait été nommée lauréate des BIG Innovation Awards 2021 présentés par le Business Intelligence Group pour son nouveau système de balayage de température RFID sans fil, qui permet aux entreprises de surveiller facilement et en toute sécurité la température des employés à l'appui de Covid- 19 protocoles de surveillance.

Le système de balayage de température se compose d'un capteur de température, d'un lecteur RFID et d'un moniteur TV. En utilisant la technologie sans fil, l'appareil se charge rapidement lorsqu'il est tenu près d'un lecteur RFID à l'entrée de l'entreprise grâce à la technologie brevetée de récupération d'énergie Powercast. Les employés scannent leur front à l'aide du bâton pour lire leur température et sont soit autorisés à entrer, soit refusés en fonction de la lecture, qui apparaît automatiquement sur le moniteur.

« La conception de l'antenne est très importante, elle sert à nous accorder sur une fréquence donnée qui dans notre cas est de 915 Mhz. Lorsque vous traitez avec RF, vous traitez de très petites quantités de puissance à la fin, même à une distance relativement proche. Vous avez affaire à 10 ou peut-être de faibles centaines de milliwatts. Votre gestion de l'énergie derrière cette collecte et cette conversion doit donc être extrêmement importante. L'antenne et la gestion de l'énergie doivent fonctionner harmonieusement ensemble pour obtenir la bonne expérience utilisateur et proposer de vraies solutions », a déclaré Goetz.

Figure 2 :Kit d'évaluation P2110-EVAL-02

L'antenne de réception a une impédance de 50 ohms, qui doit correspondre à l'impédance d'entrée du reste de l'appareil. La tension collectée au voisinage de l'antenne doit alors être portée à une tension où elle peut être convertie en courant continu. Cela peut être fait à l'aide d'une pompe de charge, qui augmente la tension mais ne peut évidemment pas augmenter la puissance totale. Powercast propose un kit d'évaluation pour aider les entreprises à explorer les possibilités de cette technologie. Le P2110-EVAL-02 comprend un récepteur et un émetteur RF, une antenne et une carte de charge pour collecter la puissance émise (figure 2).

Avec sa disponibilité croissante, la récupération d'énergie RF profite non seulement aux exigences de câblage, mais offre également un système qui est protégé des conditions environnementales et des matières dangereuses. Pour les réseaux maillés, les ingénieurs peuvent combiner la récupération d'énergie RF avec des communications sophistiquées d'appareil à appareil pour une variété d'applications.

>> Cet article a été initialement publié le notre site frère, EE Times Europe.