MicroGen Systems 公司 （下稱“MicroGen”） 近日于美國伊利諾伊州羅斯蒙特舉辦的“Sensors Expo and Conference” 展覽會(huì)（會(huì)期為 2013 年 6 月 5 日至 6 日） 上宣布：振動(dòng)能量收集 BOLT Power Cell （見圖 1） 實(shí)現(xiàn)了一款實(shí)時(shí)無線傳感器網(wǎng)絡(luò) （WSN），其采用凌力爾特 （Linear Technology） 公司的 Dust Networks LTC5800-IPM SmartMesh IP 片內(nèi)微塵 （觀看類似的演示視頻短片 – 凌力爾特演示）。凌力爾特微塵由 MicroGen 的壓電式微機(jī)電系統(tǒng) （壓電式 MEMS） 振動(dòng)能量收集器或微功率發(fā)電機(jī) （MPG） 技術(shù)進(jìn)行供電。

　　圖 1：圖中所示為基于 MicroGen 壓電 MEMS 的微功率 AC 發(fā)電機(jī)，Power Cell （9V 電池外形） 具有 3.3V DC 輸出，以及采用一個(gè)超級電容器或一個(gè)可再充電電池 （可使用固態(tài)電池或鋰離子幣形電池） 的插入式 Energy Cell 以提供附加的儲(chǔ)能容量

　　凌力爾特 WSN 包括 4 個(gè)微塵，并采用了高效功率受控型通信的 WSN 軟件。自供電式微塵由設(shè)定在 120Hz 典型工業(yè)振動(dòng)級和 0.2g （g = 9.8 m/s2） 加速度 G 級的電子振動(dòng)器使能。MicroGen 把這種由振動(dòng)提供電能的微塵擺放在凌力爾特的展臺和 X-FAB MEMS Foundry 的展臺。這些微塵距離 MicroGen 的展臺大約 20~30 米。這是由一家商業(yè)公司完成首個(gè)全采用 MEMS 能量收集進(jìn)行供電的 WSN。

　　在 MicroGen 公司 BOLT Power Cell 的內(nèi)部是一個(gè)小型半導(dǎo)體 MEMS 芯片，其采用類似于計(jì)算機(jī)芯片行業(yè)的工藝進(jìn)行制造。該芯片是一個(gè)面積約為 1.0cm2 的壓電式 MEMS MPG，其包括一個(gè)含有壓電式薄膜的末端質(zhì)量加載微懸臂。當(dāng) MPG 的懸臂由于外部振動(dòng)力的原因而上下彎曲時(shí)，將產(chǎn)生交流 （AC） 電。在諧振時(shí) AC 功率輸出達(dá)到最大，此時(shí)其大約為 100μW （在 120Hz 和 ≥ 0.1g） 和 900μW （在 600Hz 和 ≥0.5g）。

　　MicroGen振動(dòng)能量收集器實(shí)現(xiàn)了Linear無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　采用凌力爾特的 LTC3588-1 壓電式能量收集 AC 至 DC 轉(zhuǎn)換器時(shí)，可將 AC 高效地轉(zhuǎn)換為 DC。在采集了能量之后，將其暫時(shí)存儲(chǔ)在一個(gè) 300μF 的電容器中。Power Cell 的功率輸出范圍介于 25μW 至 500μW 之間 （在 3.3V DC 電壓下），具體數(shù)值取決于配置和頻率。BOLT Power Cell 可用來實(shí)現(xiàn)許多不同制造商的無線傳感器微塵。

　　最低限度，BOLT Power Cell 就是一個(gè)電池替換部件，其采用了振動(dòng)能量，而不是利用對環(huán)境有害的材料所產(chǎn)生之化學(xué)能源。目的是免除 WSN 工業(yè)和建筑應(yīng)用中的主電池或可再充電電池，或延長這些電池的壽命，在此類應(yīng)用中，若要在安裝好的WSN 中以人工方式頻繁更換電池，這非常耗費(fèi)成本。Power Cell 將在介于 100Hz 至 1500Hz 的 50 / 60Hz 諧波下提供。MicroGen 的 MPG 和 Power Cell 對于低加速度的 G 級是非常敏感的。在某一特定的工業(yè)特征頻率下，當(dāng) G 級 《0.1~0.5g （取決于頻率） 時(shí) Power Cell 將使能附接的 WS 微塵。在量產(chǎn)的情況下，MPG 和 Power Cell 的生產(chǎn)成本估計(jì)分別為 0.50 美元和 1.00 美元左右。

　　MicroGen振動(dòng)能量收集器實(shí)現(xiàn)了Linear無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　凌力爾特 Dust Networks 產(chǎn)品組總裁 Joy Weiss 指出：“看到MicroGen 為實(shí)現(xiàn)自供電型 SmartMesh 無線傳感器所取得的能量收集技術(shù)進(jìn)步，我感到十分高興。”

　　凌力爾特公司波士頓設(shè)計(jì)中心總監(jiān) Sam Nork 表示：“在MicroGen的演示中，將其壓電式采集芯片與凌力爾特的 LTC3588 壓電轉(zhuǎn)換器整合在一起，這是可為WSN 應(yīng)用有效地產(chǎn)生DC 電流的完美搭配。”

　　MicroGen 的首席執(zhí)行官 Robert Andosca 表示，“能夠展示一款可實(shí)現(xiàn)凌力爾特 SmartMesh 無線微塵的低成本能量收集器解決方案，我們感到非常欣喜。我們的目標(biāo)是提供具備可被目前市面上所有無線傳感器產(chǎn)品所使用的一種壓電式 MEMS 收集器。我們的 BOLT Power Cell 是達(dá)到這一目標(biāo)的首個(gè)產(chǎn)品實(shí)例，其具有一個(gè)基于商用 MEMS 的能量收集發(fā)電機(jī)組件?！?/p>

　　MicroGen 在 6 月的傳感器博覽會(huì)上推出了它們的 BOLT 產(chǎn)品線。MicroGen 計(jì)劃于 2013 年夏季末宣布其產(chǎn)品的供貨情況。最初，MicroGen 將提供 100Hz、120Hz 和 600Hz 的 MPG 和 BOLT Power Cell。如需獲得額外的能量存儲(chǔ)容量，則可利用 （a） 22mF Panasoic 超級電容器、（b） 50μA-hr Cymbet Corporation固態(tài)電池、以及 （c） 7.0mA-hr Panasonic 可再充電幣形電池來提供插入式 BOLT Energy Cell。請登錄 BOLT 產(chǎn)品網(wǎng)頁，該網(wǎng)頁包含了至所有 MicroGen 產(chǎn)品數(shù)據(jù)表的鏈接。