Energy Scavenging for Wireless Sensor Networks: with Special Focus on Vibrations

کاهش گسترده در اندازه و مصرف انرژی مدارهای CMOS منجر به یک تلاش تحقیقاتی بزرگ بر اساس چشم انداز شبکه های حسگر بی سیم شده است. شبکه‌های پیشنهادی از هزاران گره بی‌سیم کوچک تشکیل می‌شوند که به روش چند جهشی عمل می‌کنند و فواصل انتقال طولانی را با بسیاری از دستگاه‌های بی‌سیم کم مصرف و کم هزینه جایگزین می‌کنند. نتیجه ایجاد یک محیط هوشمند خواهد بود که پاسخگوی ساکنان و شرایط محیطی باشد. دستگاه های بی سیمی که در حال حاضر برای استفاده در چنین محیط هایی طراحی و ساخته می شوند، معمولاً با باتری کار می کنند. با این حال، با افزایش تعداد شبکه ها و کاهش اندازه دستگاه ها، جایگزینی باتری های خالی شده عملی نخواهد بود. هزینه تعویض باتری در چند دستگاه که یک شبکه کوچک را تقریباً سالی یک بار تشکیل می دهند، متوسط ​​است. با این حال، هزینه جایگزینی هزاران دستگاه در یک ساختمان واحد در سال، که برخی از آنها در مناطقی که دسترسی به آنها مشکل است، به سادگی عملی نیست. روش دیگر استفاده از باتری است که به اندازه کافی بزرگ باشد تا تمام طول عمر دستگاه حسگر بی سیم را دوام بیاورد. با این حال، یک باتری به اندازه کافی بزرگ که طول عمر دستگاه را دوام بیاورد، بر اندازه و هزینه کلی سیستم تسلط دارد و بنابراین چندان جذاب نیست. روش‌های جایگزین برای تامین انرژی دستگاه‌هایی که شبکه‌های بی‌سیم را تشکیل می‌دهند، به شدت مورد نیاز است.

The vast reduction in size and power consumption of CMOS circuitry has led to a large research effort based around the vision of wireless sensor networks. The proposed networks will be comprised of thousands of small wireless nodes that operate in a multi-hop fashion, replacing long transmission distances with many low power, low cost wireless devices. The result will be the creation of an intelligent environment responding to its inhabitants and ambient conditions. Wireless devices currently being designed and built for use in such environments typically run on batteries. However, as the networks increase in number and the devices decrease in size, the replacement of depleted batteries will not be practical. The cost of replacing batteries in a few devices that make up a small network about once per year is modest. However, the cost of replacing thousands of devices in a single building annually, some of which are in areas difficult to access, is simply not practical. Another approach would be to use a battery that is large enough to last the entire lifetime of the wireless sensor device. However, a battery large enough to last the lifetime of the device would dominate the overall system size and cost, and thus is not very attractive. Alternative methods of powering the devices that will make up the wireless networks are desperately needed.