可穿戴设备的能量收获

可穿戴设备的能量

可穿戴设备的主要困难之一是如何为电子设备提供足够的能量,以便在不使电池太大或设备笨重的情况下运行合理的时间。在理想的世界中,用户根本不必为可穿戴设备充电。但是,考虑到今天的可穿戴设备,甚至将电池寿命提高了几天,将是一个巨大的改进。

能源收获一词总结了几种不同的方法,这些方法可能会使我们更接近如此理想的世界。新的可穿戴设备无需向可穿戴设备充电,而是可以从周围环境中的光,热或振动中产生所需的能量。这听起来像是科幻小说,但是能量收获的可穿戴设备已经存在了很多年。自动手表已有一段时间已经从手臂运动中转换了能量,精工甚至发明了电磁发生器,该发电机通过佩戴者的身体运动为其石英手表提供动力。

对于当今严重依赖传感器的可穿戴设备时代,计算能力和通信技术不再足够一种简单的能源方法。但是,有一系列新技术正在上升,可以使设备更加独立于电源插座。当涉及可穿戴设备的能源收获时,科学和工业目前正在关注以下技术:

太阳能电池不仅在屋顶或大型太阳能公园上也有意义,很快,较小的版本就可以为可穿戴设备提供足够的能量。太阳手表无电池的功能已经存在了多年,并且能源生物学最近发明了一款手表,该手表可以产生足够的能量,以便能够为您的手机或其他设备充电。可穿戴设备上的太阳能电池的问题之一是,它们仅在直接暴露于光线并在覆盖后立即停止产生能量时起作用,例如,在袖子下。然而,这使得太阳能收获成为智能布的有趣选择,在这种布上可以将柔性细胞直接编织到纺织品中。传统的太阳能电池旨在吸收阳光,这比现代工作环境中的室内光源亮得多。为了解决这个问题,正在开发用于在室内生产能量并提高效率的新材料。

热电收获使用称为Seebeck效应的物理原理将热量转化为电能。毛皮元件是一对半导体,每当发生温度梯度时会产生电流,因此每当一侧都比另一侧温暖时。对于可穿戴设备,不断发出热量的人体可以用作方程式的热侧,而周围环境可以构成热电收获所需的较凉的一面。可以产生的能量量取决于高温和低温之间的三角洲。Peltier元素可以提供相当高的能量,这使得它们对于直接接触皮肤和高能量需求的设备而有趣。热电收获的主要好处之一是,始终在室内和室外,白天和黑夜都可以使用。

压电收割将机械能从振动或冲击转换为电能。在压电元件中,每当元件被机械力操纵时,压电效应就会产生小电流。为了在可穿戴设备中收获能量,压电元素通常被设计为产生能量,并在行走,呼吸或移动手时发生振动。压电收获产生的能量相当少,这将技术限制在低功率需求的应用中,并且不断运动。科学家还在研究柔性,坚固,透气性并且可以将其整合到纺织品中的聚合物压电纤维,从而可以进行全新的健康监测和其他应用。

优化可穿戴设备的储能和消耗

当涉及新型的可穿戴设备时,这种可穿戴设备的能量或完全无需充电而运行时,能量收获只是故事的一面。存储能源是另一个具有足够改进空间的领域 - 在这里,超级电容器和石墨烯具有很大的潜力。当今的奇迹材料石墨烯可能会大大提高电池和电容器的效率,从而改善可穿戴设备的整体性能。和结构电容器可能会设法将套管和其他可穿戴组件变成能源商店,从而减少单独电池所需的空间。

改善电池寿命或完全独立于充电电池的另一种方法是减少操作传感器,芯片和通信系统所需的能量量。尽管智能手机的成功导致了用于移动设备,活动跟踪器,智能手表和其他智能设备的强大且节能的处理器,但可穿戴设备的处理器通常对计算功率和能源供应的需求较低。英特尔等大型芯片组供应商正在努力通过将处理器,内存和通信整合到单个芯片中来解决该问题,这将减少大多数公司常规设置中发现的典型能源损失。

选择最有效的网络技术可以提供额外的机会来减少能源消耗。因此,可穿戴设备可能很快配备了几种不同的无线技术,例如同时使用LTE,WiFi和蓝牙,以便能够根据给定的情况选择最节能且最容易获得的解决方案。在不同的身体区域中佩戴的各种传感器和设备瞥见未来,提高所谓的“身体区域网络”中的沟通效率,为节能提供了巨大的机会。像Enocean这样的公司开发了优化的协议,与IPv6格式相比,数据电报允许更短的数据电报,这导致相同数量的信息的功率消耗明显降低。

所有这些不同的改进都可以用来提供真正的自动可穿戴设备,或者由于复杂的感应,处理或显示信息而提高具有高能量需求的可穿戴设备的性能。结合无线能源供应用于感应充电,消费者很快可能会在维护其可穿戴设备方面取得重大改进,作为回报,这将使可穿戴技术的接受范围进入更广阔的市场。betway体育开户创新的能源解决方案也将作为即将到来的关键领域之一betway体育开户可穿戴技术会议7月8日和9日在旧金山。确保检查议程并借此机会与可穿戴技术行业的领导者联系。betway体育开户

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