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類型分類:
科普知識
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FFC連接器

切斷最后的電線,釋放工業

發布日期:2022-04-28 點擊率:34

為了充分發揮工業4.0的潛力,工廠和設備需要安裝傳感器。

傳感器的數量如此之多,使得有線安裝設備禁用,因此無線技術(如無線HART和即將推出的Bluetooth?低能量網絡)成為直接的考慮因素。然而,這些傳感器的電池更換的成本通常被低估。

不用使用電池,從傳感器正監測的信號驅動傳感器是可擴展性的解決方案。例如,位置或接近傳感器由它們正在監視的實際運動提供動力,這使得系統能夠達到可預測性和魯棒性的最高水平。

TI發布了一個新的參考設計,即無線開關電源參考設計的能量采集,為能量采集開關(圖1)提供電源管理解決方案。能量采集開關的構造類似于一個線性發電機,將機械能轉換為電能。參考設計采集該電能,以對閥或其它機械致動器,及用于機器啟動和停止的緊急開關和控制器進行無線位置控制。

1:無線開關電源的能量采集參考設計

參考設計的應用范圍包括工廠自動化和過程控制,及建筑自動化和非工業領域。當需要更低的維護和安裝成本、更高的系統運行時間和更高的靈活性,且認為接線不可行時,您可以使用此類型的解決方案。此外,由于設計固有的低功率操作特性,它是隔爆應用的最佳解決方案,避免使用成本過高的保護方法。

當設計能量采量電路時,不管負載是否在多個系統中具有重復使用的靈活設計,提取最大能量是一個挑戰。

電動系統可以是具有固定輸出阻抗的發電機,因此從理論上講,為了提取最大能量,只需要將源阻抗與負載匹配。然而,對于動態行為負載,這不可能實現。

一種替代方案是緩沖能量。它可作為對有源負載的恒定電源供給。因此,挑戰是能夠在不暴露恒定負載的條件下,從發電機提取盡可能多的能量。應該考慮兩個主要事情:

  • 通過盡可能長時間地保留DC / DC充電的輸入電容,一旦發電機的輸出電壓低于輸入電容的電壓,不再提取能量。

  • 通過使DC / DC盡快啟動,發電機盡可能靠近其短路工作點運行,這也遠離其最大功率點。

要記住的另一設計考慮是發生器將產生兩個脈沖:針對每個完全致動(推動和釋放),一個為正,一個為負。參考設計通過負波整流提取最大能量。

對于整流,有兩種可能選擇:全波整流或倍壓器。參考設計遵循倍壓器(參見圖2)選項,有兩個原因:

  • 與全波整流器相比,倍壓器的損耗僅為二極管的一半,因此整體效率得以提高。

  • 當DC / DC達到欠壓閉鎖(UVLO)時,電容中留下的能量可以視為損耗。對于全波整流器,情況通常如此。利用倍壓器,第二波將高于UVLO電平對電容充電,并且因此可完全被使用。

最后,通過反復實驗優化作為UVLO電壓的函數的輸入端值,以實際DC / DC的運行時間最大化(即,在其輸出端提供有效電壓的時間)的目標。

2:如何從能量采集開關提取最大能量

參考設計可輕松連接到Simplelink?CC2650無線MCU LaunchPad?套件,通過CC2650傳輸無線數據,并通過電路板上的TPS62122或TPS62125供電。

參考設計在包含8字節數據的三個獨立通道上發出不可連接的通告數據包。

這個設計可能是您采取的第一步措施,以充分釋放智能工廠的潛力。看看設計頁面上的原理圖、布局和測試數據。

其他信息

  • 觀看視頻“如何使用納米功率DC / DC解決方案獲取能量”。

  • 閱讀此博文“能量采集的秘訣:樹懶和熊”

原文鏈接:

https://e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/archive/2016/10/27/cutting-the-last-wire-to-unleash-industry-4-0

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