采集能源定量供應：無線傳感器節點功耗限制

如果我們周圍的系統能夠自己檢測其環境變化并做出反應，這毫無疑問會徹底改變我們的生活。無線傳感器網絡就是這樣一個系統，系統中的一些分布式傳感器實施（節點）通過無線方式相互通信，共同對物理刺激做出響應。本文概述了節點的一些最新發展情況，幫助您了解系統級的設計方法。

圖 1 顯示了一個實例網絡以及每個節點的子系統。基于易于部署和更低安裝成本方面的考慮，各個節點都要求能夠以無線方式通信。為了降低通信開銷和縮短響應時間，我們希望節點能夠本地處理傳感器數據，并可以控制傳動器。對大量的節點進行日常維護（例如：電池更換等），其成本可能會極其的高。理想的情況是僅依靠存儲/采集能源傳感器便可持續工作數年時間。

圖 1 傳感器節點通過采集能源供電，自主判斷其環境變化情況，并可利用多種協議進行通信。

傳感器、無線電設備和微控制器 (MCU) 的選擇取決于具體的應用性質。本文重點介紹辦公環境下的傳感器網絡，其面向的應用包括能源管理、安全或者資源規劃等。

能源與存儲

光能通常是室內環境下存在最多的一種環境能源形式。現代的一些太陽能電池（由非晶硅制成），在一個 200 lux 熒光燈光源的照射下，可產生約 5 uW/cm2。表 1列舉出了能源獲取速率的估計值，其表明一塊 10 cm2 太陽能電池可產生 70–120 uW。

表 1 一般室內熒光燈照明環境下的能源獲取速率近似值

微型熱發電機利用一定的溫度梯度來產生電能。但要產生 15 uW/cm3 的功率密度，熱采集器需要約 10oC 的熱梯度。許多應用環境，特別是室內環境，都沒有較大幅度的溫度波動。因此，熱采集器的適用性受限于這些環境。