Las redes de sensores se han vuelto ampliamente utilizadas en fábricas, parques industriales, edificios comerciales y residenciales, entornos agrícolas y áreas urbanas para ayudar a mejorar la eficiencia, la seguridad, la confiabilidad, la automatización y la seguridad en la fabricación. Estas redes realizan una variedad de funciones útiles, como automatización de fábrica, medición y control. Control de iluminación, calefacción y refrigeración en edificios residenciales y comerciales. Monitoreo de salud estructural de puentes, edificios comerciales.
Sensor inalámbrico de potencia cero que utiliza procesamiento de energía
Las redes de sensores se han vuelto ampliamente utilizadas en fábricas, parques industriales, edificios comerciales y residenciales, entornos agrícolas y áreas urbanas para ayudar a mejorar la eficiencia, la seguridad, la confiabilidad, la automatización y la seguridad en la fabricación. Estas redes realizan una variedad de funciones útiles, como automatización de fábrica, medición y control. Control de iluminación, calefacción y refrigeración en edificios residenciales y comerciales. Supervisión de la salud estructural de puentes, edificios comerciales, aeronaves y maquinaria. Sistemas de Monitoreo de Presión de Neumáticos (TPMS), Monitoreo de Nivel de Tanque, Monitoreo de Pacientes en Hospitales y Hogares de Ancianos.
Hasta la fecha, casi todas las redes de sensores utilizan conexiones por cable para la comunicación de datos y la alimentación. El costo de instalar redes de sensores con cables de cobre, conductos e infraestructura de apoyo se ha vuelto muy prohibitivo. Están surgiendo nuevas soluciones para dispositivos de sensores de red que utilizan varios protocolos inalámbricos como ZigBee Green Power, Bluetooth LE y 6LowPAN para eliminar los cables para la comunicación de datos. Sin embargo, los sensores inalámbricos aún requieren energía. El uso de pilas como las pilas AA se ha utilizado como solución. Sin embargo, estas baterías se desgastan y, a menudo, son costosas de reemplazar. OnWorld Research estima que este costo de reemplazo de la batería se acercará a $ 1 mil millones en 2013. Lo que necesita es una solución que pueda recolectar la energía ambiental alrededor de su dispositivo de sensor inalámbrico y desconectar permanentemente el cable de alimentación.
Los sensores inalámbricos de potencia cero son la solución
Red de sensores inalámbricos (WSN) es el término que se utiliza para sensores inalámbricos y redes de control que utilizan baterías o tecnología de recolección de energía para alimentar dispositivos. La disponibilidad de circuitos integrados de bajo costo para realizar funciones de detección, procesamiento de señales, comunicación y adquisición de datos, junto con la versatilidad que ofrecen las redes inalámbricas, ha reducido la necesidad de instalaciones de redes cableadas fijas tanto en construcciones nuevas como en las que puede dejar Como modificación de equipos existentes.
Uno de los inconvenientes de cambiar a instalaciones de redes inalámbricas es la falta de confiabilidad y la duración limitada de las baterías requeridas para alimentar los sensores, radios, procesadores y otros elementos electrónicos del sistema. Esta restricción ha frenado un poco la proliferación de redes inalámbricas. Las baterías tradicionales se pueden eliminar mediante el uso de tecnología de recolección de energía que utiliza transductores de conversión de energía conectados a dispositivos integrados de almacenamiento de energía recargable. Esta pequeña “central eléctrica” prolonga la vida útil de su sensor inalámbrico.
El sensor inalámbrico de potencia cero que se muestra en la Figura 1 generalmente consta de cinco elementos básicos:
Sensores que detectan y cuantifican varios parámetros ambientales como movimiento, proximidad, temperatura, presión, pH, luz, tensión y vibración.
Un transductor de recolección de energía que de alguna manera convierte la energía ambiental en electricidad.
Un procesador de energía para recolectar, almacenar y suministrar energía eléctrica a dispositivos electrónicos o electromecánicos que residen en nodos sensores.
Un microcontrolador o variante del mismo para recibir señales de sensores, convertirlas en una forma útil para el análisis y comunicarse con enlaces de radio.
Un enlace inalámbrico en el nodo del sensor para transmitir información desde el procesador a los receptores host y los puntos de recopilación de datos de forma continua, periódica o basada en eventos.