MicroGen微機電系統 (壓電式MEMS)振動能量收集器致能 凌力爾特 SmartMesh™ IP無線感測器網路

2013 年 7 月5 日 —MicroGen Systems, Inc. ( MicroGen) 日前於美國伊利諾州舉辦的“Sensors Expo and Conference” 展覽會中宣佈其振動式能量採集BOLT™ Power Cell致能了即時無線感測器網路 (WSN)，其採用了凌力爾特 (Linear Technology)  Dust Networks LTC5800-IPM SmartMesh IP mote-on-chip (類似展示影片請見 Linear Demo)。凌力爾特的mote係由 MicroGen 的壓電式微機電系統 (壓電式 MEMS) 振動能量收集器或微功率發電機 (MPG) 技術進行供電。

 

 

凌力爾特的WSN包括4個mote，並採用高效功率受控通訊的WSN軟體。自我供電式mote是由設定於120Hz典型工業振動級和0.2g (g = 9.8 m/s 2 )的加速度G級電子振動器所致能。MicroGen將此種由振動提供電能的mote分別設置於凌力爾特和X-FAB MEMS Foundry的展位，這些mote距離MicroGen展位約20至30公尺，為首次完成採用全MEMS能量收集進行供電的WSN。

MicroGen BOLT Power Cell 內部為一小型半導體MEMS晶片，其採用類似電腦晶片業之製程製造，晶片為一約1.0 cm2的壓電式MEMS MPG，其內含壓電式薄膜末端質量加載微懸臂，當MPG的懸臂因外部振動力而上下彎曲時將產生交流(AC)電。在諧振時AC功率輸出達到最大，此時其約為100μW (120Hz和≥ 0.1g時)和900μW (600Hz和≥0.5g時)。

採用凌力爾特的LTC3588-1 壓電式能量採集AC 至DC 轉換器時，可將AC 高效率地轉換為DC。在採集能量之後，將暫存在300μF 的電容器中。Power Cell 的功率輸出範圍介於25μW 至500μW 之間(在3.3V DC 電壓下)，具體數值取決於配置和頻率。BOLT Power Cell 可用以致能許多不同製造商的無線感測器mote。

以最低限度而言，BOLT Power Cell 便是一個電池替換零件，其採用振動能量，而非利用對環境有害的材料所產生的化學能源，以免除WSN 工業和建築應用的主電池或可再充電電池、或甚至延長這些電池的壽命，在此類應用中，若要在安裝好的WSN 中以人工方式經常性更換電池，將耗費大量成本。Power Cell 將在介於100Hz 至1500Hz 的50 / 60Hz 諧波下提供。MicroGen 的MPG 和Power Cell 對於低加速度的G 級是非常敏感的，在某一特定的工業特徵頻率下，當G 級<0.1~0.5g (依頻率而定) 時Power Cell 將致能附加的WS  mote。以量產計，MPG 和Power Cell 的生產成本預計分別約為0.50 美元和1.00 美元。

凌力爾特Dust Networks 產品部總裁Joy Weiss 表示：「我們很高興看到MicroGen 為實現自我供電型SmartMesh 無線感測器在能量採集技術上的提升。」凌力爾特波士頓設計中心總監Sam Nork 則表示：「在MicroGen的展示中，將其壓電式採集晶片與凌力爾特LTC3588 壓電轉換器的整合是為WSN 應用有效產生DC 電流的完美搭配。」

MicroGen 執行長Robert Andosca 表示：「能夠展示致能凌力爾特SmartMesh 無線mote的低成本能量收集器解決方案相當令人欣喜。我們的目標是提供具備可被市場上所有無線感測器產品使用的壓電式MEMS 採集器。BOLT Power Cell 是達到此目標的第一個產品實例，其具有基於商用MEMS 的能量採集發電機零組件。」

MicroGen在6月的感測器博覽會上推出了BOLT™產品線，並計劃於2013年夏季末發表產品供貨情況。MicroGen最初將提供100Hz、120Hz和600Hz的MPG和BOLT Power Cell。如需額外的能量儲存量可利用(a) 22mF Panasoic超級電容、(b) 50μA-hr Cymbet Corporation固態電池、以及(c) 7.0mA-hr Panasonic可再充電鈕釦電池來提供插入式BOLT Energy Cell。請參閱BOLT products webpage 了解MicroGen產品資訊。

圖說:圖中所示為基於 MicroGen 壓電 MEMS 的微功率 AC 發電機，Power Cell  (9V 電池外形) 具有 3.3V DC 輸出，以及採用一個超級電容或可再充電電池 (可使用固態電池或鋰離子鈕扣電池) 的插入式 Energy Cell ，以提供附加的儲能容量。

關於MicroGen Systems, Inc.

MicroGen致力於開發以其專屬壓電MEMS平台技術為基礎的一系列產品，並在X-FAB Silicon Foundries AG  (www.xfab.com) 位於德國漢堡的晶圓廠製造。MicroGen的第一款壓電式MEMS零組件為小型(體積<1.0 cm ³，比豌豆更小)的振動式能量採集器或MPG。此MPG是MicroGen BOLT™ Power Cell直流電源的核心。這些低成本、使用壽命長的產品能擷取環境中廢棄不用的振動能量，以取代或延長無線感測器或其他微電子應用中的電池壽命。

MicroGen 主要的目標市場為工業和建築市場(例如: 流程自動化、機器監測、照明控制、HVAC、智慧型公用事業讀表和其他應用)。長期而言的第二市場將是運輸系統(例如: 飛機、火車和汽車、民間基礎建設監測、資產追踪等等)。

MicroGen 位於紐約州羅徹斯特市，並於康奈爾大學(www.cnf.cornell.edu) 開發其核心的壓電平台技術。MicroGen 由實力強大的國際化管理團隊、董事會和諮詢委員會領導，成員均擁有深厚的半導體與MEMS 產業和新創公司經驗。

如需更多資訊請參閱www.microgensystems.com

關於凌力爾特

凌力爾特(Linear Technology Corporation )為 S&P 500 公司之一，三十年來致力為全球主要公司設計、製造及行銷廣泛的高效類比IC，該公司的產品在類比世界和數位電子產品間提供了關鍵的銜接，包括通訊、網路、工業、汽車、運算、醫療、儀器、消費性，以及軍事和航太系統。凌力爾特之產品涵蓋電源管理、資料轉換、訊號處理、RF和介面IC、µModule^Ò子系統，以及無線感測網路產品。如需更多資訊請參閱www.linear.com