使用能量收集到电源接入控制

电源是用于安装门禁系统，如电子锁的主要挑战。能够从环境中可提供成本更低，更容易整合和嵌合的和潜在供电这样的装置，使整个系统更加安全通过消除切断电源的脆弱性。本文着眼于使用能量收集和电源管理提供电源连接到物联网尤其侧重于太阳能加密的无线门禁系统的选项。

提供电源的门禁系统是智能建筑改造的主要限制。由于必须将电源线的上下门既复杂又昂贵，和系统架构师正在寻找不同的方式来提供电源的智能系统。不必以千门锁定期更换电池是昂贵的，在许多情况下不实用。

相反，能量收集提供了机会，提供功率，而不会大量布线，但也有一些关键的考虑因素无论是在安装和系统设计，根据不同的能量来源。

两个最适当的能源收集技术用于访问控制的太阳能和热电。虽然这些产生相对少量的电流，这适用于其中的功率小的脉冲串被要求来授权访问的访问控制 - 通常通过无线链路或刷卡 - 并释放从所捕获和存储的当前的锁。到监控网关的无线链路背面还提供了更多的安全性，并且可以用来触发警报，如果电源被切断，或有未授权的尝试条目。使用与无线链路能量采集方法省去了昂贵的电缆基础设施，并简化了这种系统的改造。

为外门，在温度差可以通过使用珀尔帖效应的能源被利用。这使得利用金属的不同的电和热性能以使得珀耳帖发动机，如WPG-1从Laird Technologies公司(图1)，可以安装在门或通过一个壁与一侧比另一温暖。这随后产生可用于给电池充电到访问控制系统供电的电流。

的WPG-1是收割废热，并将其转换为可使用的输出DC功率的自包含薄膜热电发电机。一WPG-1月产能可达1.5 mW的可用输出功率，并能处理范围广泛的负载电阻。一种超低电压升压转换器被结合到在低于20℃的低的温度差异提供可用的输出功率。输出功率可调节，以适应三种电压设定值：3.3 V，4.1 V或5.0 V.

莱尔德科技WPG-1能量收集产生的图像

图1：WPG-1能量收集发生器可产生高达1.5兆瓦的温差。

甲局部电池，需要既捕捉和平稳地从源，它可以是相当易变的电流，而且对于安全性。访问控制系统需要保持可用，即使在电源被切断，因此具有局部电池给出优于由市电直接供电的系统。

但是，电源的主要来源，可收获的访问控制系统是光。使用的太阳能电池板，以提供对系统的电源是符合成本效益的，并且可以使用任一自然光或人造光。当今的能量收集板和电源管理可以跟踪最佳充电率，以尽量减少损失，并保持尽可能多的所捕获的电流尽可能地使用无线链接和接入授权。

EnOcean公司的入门套件(图2)的目的是为工程师提供的工具，探讨自供电无线技术的性能容量。

EnOcean公司的入门套件的图片

图2：EnOcean公司的入门套件使设计人员能够评估不同架构的无线接入控制器搭载的太阳能电池。

试剂盒包括电 - 机发电机的开关随着太阳能供电的传感器在访问控制系统中使用。通过一个USB加密狗接收在由自供电开关和传感器发送315兆赫的RF信号PC屏幕上被可视化。该DolphinView基本软件解释EnOcean无线电电报通过使用从摇臂开关产生的电力来演示如何远程无线控制无需电池来实现。该系统还支持太阳能电池供电的无线链路。

松下的Amorton非晶体太阳能电池提供5.3μA至84μA的室内光线，或向5日均线115毫安从室外光线。将细胞封装在玻璃为最基本的衬底，或作为可以很容易地添加到任何结构来提供动力的薄膜。随着备用电池的薄膜为基础的细胞，而不必担心线缆或安全很容易地添加。以重量不是问题，在单元阵列的尺寸可以为功率的所需的访问控制系统的量。与室外系统中，这当然可以较小，但室内系统也可以使用相同的技术，对于系统设计者创建规模经济。

松下的Amorton太阳能电池的图片

图3：Panasonic的Amorton太阳能电池用玻璃或塑料薄膜基材为不同的环境。

两个太阳能电池板和珀尔帖引擎需要专门的电源管理设备，以捕获当前和管理从电池的功率。

凌力尔特的LTM8062是一个完整的微功率跟踪电池充电器，可提供恒定电流/恒定电压充电特性。它采用3.3 V的浮动电压反馈基准，因此任何期望电池浮动电压高达14.4 V，用于LTM8062可以用一个电阻分压器进行编程。

这是用一个输入电压调节环路，降低充电电流，如果输入电压低于一个编程电平，其设置有一个电阻分压器来实现。此输入调节环路用于维持在峰值输出功率使用的最大峰值功率跟踪(MPPT)算法的太阳能电池板。

一个典型的太阳能电池板是由多个串联连接的单元，每个单元作为一个正向偏置的pn结。这样，电池的开路电压具有温度系数，它类似于一个普通的pn二极管，或约-2毫伏/℃。峰值功率点电压(VMP)，用于结晶太阳能电池板可以近似为低于V的固定电压，所以温度系数为峰值功率点是类似的开路电压。面板制造商通常指定25℃这两个值，因此，有温度传感器的反馈网络可以被用来编程的电压输入到跟踪最大峰值功率，以获得最有效的功率转换为更多的光落在细胞和它们热了起来。

所述LTM8062还包括预处理涓流充电从而电池可以从少量的电流从太阳能电池，以及坏电池检测，以简化维护和修理不断但安全充电。

同样，来自德州仪器的bq25504是专为高效率地获得并管理从生成微瓦到3×3毫米封装毫瓦太阳能或热源的纳安。该bq25504的设计开始于一个DC-DC升压变换器/充电器，需要功率的仅微瓦开始运作。一旦启动，这能够有效地提取从低电压输出收割机功率如热电发生器或太阳能电池板。升压转换器可开始电压低至330毫伏，一旦启动，可以继续获得能量下降到80毫伏。

该bq25504还实现了一个可编程的最大功率点跟踪采样网络以优化电源转移到设备中。采样VIN_DC，开路电压是使用外部电阻编程并与外部电容器保持。对于在最大功率点的80%的开路电压的(MPP)操作太阳能电池，电阻分压器可以被设置为80%的VIN_DC电压和网络将控制VIN_DC邻近该取样参考电压来操作。可替代地，外部参考电压可以通过微控制器MCU被提供以产生更复杂的MPPT算法。

德州仪器bq25504的功能框图

图4：bq25504的功能框图显示了最大峰值功率跟踪(MPPT)控制器，用于从太阳能电池收集功率的关键作用。

为了防止损坏电池，最大和最小电压都针对用户设定的欠压(UV)和过压(OV)的水平进行监控，当电池上的电压下降到低于预设临界功率管理器可以用信号的连接的微控制器水平。这个警告应该触发负载电流的脱落防止系统进入欠压条件而设计的访问控制系统时，已被考虑到。

结论

的电源管理芯片一体化意味着许多不同类型的能源，可用于在无线接入控制系统中，给予了极大的灵活性，以在系统的实施，大大降低了复杂的布线基础设施。然而，收获源的选择仍然是一个重要的考虑因素为系统设计师。使用内部或外部太阳能电池或热能将具有不同的功率管理的考虑，从温度补偿和跟踪下和过压监测。具有关断为欠压条件的结果，访问控制系统不是一个积极的形势，设计人员需要特别注意的电源管理要求，充分利用自己的能量收集的设计。