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Thermal Energy Harvesting for Wireless Sensor Nodes with Case Studies

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标签: 热能收集

热能收集

无线传感器

  无线传感器的组成模块封装在一个外壳内,在工作时它将由电池或振动发电机提供电源,构成无线传感器网络节点,由随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微型节点,通过自组织的方式构成网络。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关,直接送入计算机,进行分析处理。

作者:C.  Knight,J.  Davidson

摘要:Over  the  last  decade,  wireless  computing  and  mobile  devices  have  decreased  in  size  and  power  requirements.  These  devices  traditionally  had  significant  power  requirements  that  necessitated  the  use  of  batteries  as  their  power  source.  However,  as  the  power  requirements  are  reducing,  with  wireless  sensor  nodes  rarely  exceeding  75mW,  alternative  means  of  power  provision  become  available.  One  of  these  alternatives  is  the  use  of  thermal  energy  harvesting  from  waste  heat  or  environmental  sources.  This  report  discusses  the  field  of  thermal  energy  harvesting,  with  a  particular  focus  on  those  thermal  technologies  that  provide  direct  electricity  as  output.  There  are  a  number  of  technologies  in  this  field.  The  general  technologies  discussed  in  this  report  are  thermoelectric  devices,  such  as  devices  utilising  the  Seebeck  effect,  thermocouples  and,  thermionics.  Sources  of  thermal  energy  discussed  include  solar,  the  human  body,  vehicle  exhaust  systems  and  subsurface  heating.  Solar  has  an  obvious  advantage  of  being  a  very  large  source  of  energy.  Cases  studies  are  presented  to  show  magnitudes  and  the  daily  variation  of  power  output  from  Seebeck  style  thermoelectric  devices.  Overall,  this  report  reveals  that  while  present  thermal  energy  harvesting  technologies  suffer  from  very  low  efficiencies,  there  are  a  number  of  promising  technologies  that  are  increasing  in  reliability  and  efficiency.  This,  along  with  a  continuing  decrease  in  power  requirements  on  the  demand  side  of  the  equation,  marks  thermal  energy  harvesting  as  a  very  promising  field  of  research.

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