麻省理工学院的研究人员开发了一种无电池、自供电传感器，可从环境中获取能量。
由于它消耗了充电或更换电池，也消耗了这种特殊布线，因此传感器可以嵌入在船舶发动机等难以到达的位置，并能自动长时间收集有关机器功耗和运行情况的数据。
研究人员设计了一种温度传感设备，能够从导线周围的空气中生成磁场中获取能量。只需简单地采集在传输人们的电力导线周围研究，如电机连接的导线，这个传感器就能自动收集并存储能量，用于监测电机的温度。
麻省理工学院电子工程与计算机科学（EECS）教授、机械工程教授，电子实验室的成员，以及能量收集传感器论文的高级作者Steve Leeb表示：“这是环境能源，我消耗了特定的焊接连接可以获取能量。这使得这种传感器非常容易安装。”
该论文在IEEE传感器期刊的一月份专题文章中发表，研究人员提供了一个能量收集传感器的设计指南，让工程师在环境中的可用能量和感测需求之间取得平衡。
该论文提出了一个设备的关键部件的路线图，该设备能够在运行时获取和控制能量流。
该功能设计框架不仅可以收集磁场能量的传感器，还可以评估使用其他能源来源（如振动或阳光）的传感器。它可以用于构建工厂、仓库和商业空间的传感器网络，安装和维护成本问题。
研究人员必须应对三大挑战，才能开发出一种有效的无电池能量收集传感器。
首先，系统必须能够冷启动，这意味着它可以在没有初始电压的情况下启动电子设备。他们利用集成电路和晶体管网络实现了这一点，使系统能够储存能量，直到达到一定的阈值。只有当系统储存了足够的能量，可以完全运行时，它才会启动。
其次，该系统必须在不使用电池的情况下，有效地储存和转换所获得的能量。虽然研究人员可以在系统中加入电池，但这会增加系统的复杂性，并可能带来火灾风险。
"你可能连派技术人员去更换电池的奢望都没有。相反，我们的系统是免维护的。Monagle 补充道。
为了避免使用电池，他们采用了内部储能技术，包括一系列电容器。电容器比电池更简单，它将能量储存在导电板之间的电场中。电容器可由多种材料制成，其功能可根据一系列工作条件、安全要求和可用空间进行调整。
研究小组精心设计了电容器，使其足够大，能够储存设备开启和开始收集电能所需的能量，但又足够小，以免充电阶段耗时过长。
此外，由于传感器可能会在数周甚至数月后才开启进行测量，因此他们确保电容器能够保持足够的能量，即使有些能量会随着时间的推移而泄漏。
最后，他们还开发了一系列控制算法，用于动态测量和预算设备收集、存储和使用的能量。微控制器是能量管理界面的 "大脑"，它不断检查储存了多少能量，并推断是否要打开或关闭传感器、进行测量，或者将收割机调到更高的档位，以便收集更多能量，满足更复杂的传感需求。
利用这一设计框架，他们为一个现成的温度传感器构建了一个能量管理电路。该设备收集磁场能量，并利用磁场能量不断采样温度数据，然后通过蓝牙将数据发送到智能手机接口。
研究人员使用超低功耗电路设计该设备，但很快发现，这些电路在崩溃前可承受的电压有严格限制。收集过多电能可能导致设备爆炸。
为了避免这种情况，他们在微控制器中安装了能量收集器操作系统，一旦存储的能量过多，该系统就会自动调整或减少能量收集。
未来，研究人员计划探索能耗较低的数据传输方法，例如使用光学或声学。他们还希望更严格地模拟和预测进入系统的能量，或传感器测量所需的能量，以便设备能有效地收集更多数据。
参考原文：Self-powered sensor automatically harvests magnetic energy
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