20、嵌入式系统的电能与安全硬件技术解析

嵌入式系统的电能与安全硬件技术解析

1. 微型电机与执行器

微型系统技术制造出了尺寸在微米级的微型电机，如旋转步进微电机，其旋转中心由静电力控制。微型系统技术还能制造可植入人体的微型执行器，通过它能根据实际需求调整输入人体的药物剂量，相比传统的针剂注射，能实现更好的治疗效果。执行器在物联网领域至关重要，但由于其种类繁多，难以进行全面概述。

2. 电能相关技术

2.1 能源来源

• 对于连接到电网的设备，获取电能较为容易。而对于其他设备，尤其是物联网系统中的传感器网络，能源往往是稀缺资源。电池以化学能的形式存储能量，但需要携带到使用地点。为避免这一限制，可采用能量收集技术，常见的能量收集技术如下：
  • 光伏发电 ：基于半导体的光伏效应将光能转化为电能，光伏材料面板应用广泛，如太阳能手表。
  • 压电效应 ：可将机械应变转化为电能，压电打火机就是利用了这一效应。
  • 热电发电机（TEGs） ：能将温度梯度转化为电能，甚至可应用于人体。
  • 动能转化 ：例如部分手表利用动能发电，风能也属于此类。
  • 环境电磁辐射转化 ：可将环境中的电磁辐射转化为电能。
  • 其他物理效应 ：还有许多其他物理效应可将不同形式的能量转化为电能。