近年来,新的可穿戴设备,如智能手表和智能眼镜等一向不断地呈现在咱们的日子中。要澄清可穿戴设备运用的潜力,咱们只需调查全球商场的可穿戴设备数量——该数字估计将从2013年的560万增加到2020年的1.24亿(见图1)。有几个要素正在推进这一增加。在大多数发达国家,智能手机商场简直现已饱满,各制造商现已开端研制可以创始全新发展趋势的设备,如可以衔接作为外围设备的可穿戴设备。物联网(IoT)的呈现也推进了这一发展趋势。一起,半导体技能使得具有更多功用、更小型化的设备以更高速度出产,也推进了上述发展趋势。
2/3的可穿戴设备为佩带在身上的终端设备,如手表和眼镜等,而其他的可穿戴设备有些可衔接到鞋子、衣服或包上。此外,人们正在讨论将设备植入在人体中并衔接到人体大脑上的可能性。往后,可穿戴设备有望将科幻电影中描绘的场景变为实际。尽管可穿戴设备的发展潜力巨大,但依然存在一个很大的问题,那便是咱们该如安在无需常常给电池充电的情况下向这些设备供电?该解决计划便是进行能量搜集,赛普拉斯(Cypress)开发板为咱们供给了一个便利的挑选。
电源问题
尽管可穿戴设备的立异正在不断加速,但电池技能领域仍处于落后状况。特别是电池寿数带来了严重问题。与智能手机不同,在咱们的日常日子中,眼镜、手表、鞋子和衣服等相似物品都不能进行充电。假如往后需求对这些物品频频充电,人们会觉得十分费事。可穿戴设备需求一块运用寿数满足长的电池,以保证咱们简直无需把这些设备拿下来充电,然后使咱们的身体简直认识不到它们的存在。
可穿戴设备一般要求体积小、质量轻。问题是,当时商场上的电池简直面临着同一个问题,那便是电池体积越小,其能量密度也就越小。半导体依然可以跟上摩尔定律,每年以200%的速率加速小型化的发展速度。与此一起,在锂离子二次电池推出后的20年来,电池技能只是将每单位体积的能量密度提升了约350%,这还不到半导体小型化速度的10%。
假如说咱们的确已证明电池技能的前进过于缓慢,那么咱们天经地义地要寻觅其他解决计划。这促进咱们考虑最近呈现的一种被称为能量搜集的全新技能。能量搜集包含搜集或搜集咱们周围的动力(如光、振荡和热量)所发生的少数环保动力并将其转换为电能。咱们需求研讨该技能是否能为咱们供给一种可以延伸可穿戴设备的电池运用寿数,乃至无需电池便可使可穿戴设备运转的办法。需求留意的是,能量搜集技能还远未老练。例如,在不设备电池的情况下,它还无法使腕表式可穿戴设备运转。尽管如此,它关于一些设备,如用于将简略的数据从传感器传输到智能手机然后记载日常活动的设备来说,仍是一个抱负的挑选计划。
加速能量搜集技能的运用
能量搜集技能为许多可穿戴设备供给了一个十分具有发展前景的电源解决计划。不过,许多工程师对此技能还不了解,而且该技能的施行可能会消耗许多名贵的时刻,而开发团队本可用这些时刻来增强其产品的中心价值建议。赛普拉斯的MB39C811-EVBSK-02 Bluetooth Smart Beacon入门套件为嵌入式工程师供给了一个简略、方便地测验能量搜集的计划挑选。
该套件包含作为规范功用的赛普拉斯MB39C811电源办理集成电路(IC),以及一个答应在用户区域进行程序重写的Bluetooth Smart模块和一个用于操作查看室内运用的太阳能电池板(参见图2)。MB39C811是集成了一个低功耗的全波整流桥和一个比较器体系的高效率降压DC/DC转换器IC。当衔接到一个独自供给的振荡搜集器,如压电设备时,入门套件可在运用振荡能量和室内光能的混合形式下操作。
该套件还包含一块电路板,上面带有预先写好的用于操作蓝牙智能信标的示例程序,当电路板被放置在工作照明条件下时(在桌子上一般为400至500lux),该电路板会仅运用从其太阳能电池板上取得的能量将蓝牙智能Beacon数据包主动传送到智能手机上(参见图3)。在500lux的环境下,传送距离被设定为1秒。