我在家中哪里可以收集能量来为无线传感器供电？

我正在阅读有关物联网中能量收集的文章“自供电无线传感器节点的五个构建块”（在Meta上共享）。

它列出了几个可收获的能源，例如：

• 热能
• 振动能量

我计划实施一些原型，收割设备以探索可能性。为了获得一些有关我家中可以收集多少能量的实验数据。目前，我正在尝试确定家里可能放置和有效利用这些能量收集器的地点。

我虽然：

• 也许可以将振动能量采集器安装在浴室的洗衣机上。危险环境，因为湿度可能很高，因此需要适当的保护。
• 热能收集器可以放置在厨房烤箱附近。
• 热能收集器可放置在卧室中加热元件附近。

我应该在公寓的其他什么地方放置其他收割机进行试验？

因此，例如，微波炉可以作为来源还是其他经常使用的厨房用具吗？

我的浴室上方（公寓内）有一个电锅炉，因此也许通向浴室的热水管也是不错的选择。

还有什么呢？还有更多的可能性来收集房屋中的振动能量吗？

门！！！

我不知道这是否在您的问题范围之内，但是您无法想象开/关门所浪费的精力！

1970年撰写的法国漫画《加斯顿·拉加夫》（Gaston Lagaffe）介绍了一个人，他利用开门的能量来压桔子，打印图片，煮咖啡，

编辑，由于奥利维尔·杜拉克（Olivier Dulac）的评论，我无需阅读我所有的加斯顿收藏就能找到地带！翻译是从我这里来的，但我无法翻译最后一张照片，这是一个法语双关语，是关于我们生气时无法铰链的词语。

为了解决您的问题，我在想一些情况：

• 脚步声？在人们行走最多的一块牌匾上收集振动：靠近Kinect运动场的入口，即您放置外套的地方。
• 电脑，服务器：收集热量。
• 使用热水屋顶板制作室外锅炉（当然，这需要房东的同意）并收集热量。
• 有充电鞋！

太阳能甚至在室内也可以替代热能和振动能。这种室内光伏电池同时使用自然光和人造光。

在无线传感器网络中收集室内光能的可行性（Carlos Carvalho和Nuno Paulino）讨论了衰减自然照明的室内光能收集。作者描述了平均功率为11.51 µW的低功率无线传感器节点的供电。这种低平均功率水平是通过系统的非常低的占空比实现的，该系统仅每小时进行一次传输。

用于无线传感器网络的定型太阳能采集器（Murata应用说明M1002）比较了不同的环境能源：

显然，在室内使用环境光所产生的回报比其他光源要低，但仍然可以在某些用例中解决。

在对我的问题有很多有价值的答案的同时，我还对该主题做了一些进一步的研究。

我发现了一种额外的收割解决方案，并且是有关不使用电池的无线太阳能供电传感器节点的出色参考设计。

首先是德州仪器（TI）的另一种方法，称为RF开关采集技术。（视频值得观看，RF开关部分从2:29开始。）它基于一个电磁开关，其结构可在下图中看到。

在图中红色处是用户将按下的开关部件。我们的两极内部有一块磁铁。这会产生一个通过该磁芯回到另一极的磁场。

当用户按下开关时，您可以看到该字段的变化。它通过核心方向相反。从麦克斯韦方程式中我们知道，通过这些绕组产生的磁场变化将产生电流。这是我们可以收获和利用的能量。

开关产生的交流电需要转换为直流电才能为电容器充电。然后，电容器中存储的能量可用于为低功耗无线MCU供电。

TI实际上已经意识到了这一点，他们能够为无线MCU提供足够的能量，持续21毫秒。

该参考设计是Solar Dice，它可以将加速度计的数据无线传输到智能手机。该解决方案不使用电池，而且非常紧凑。值得阅读或浏览提供的测试数据，原理图和其他文档。

这是我有一个想法，我会扔在这里...

似乎有可能会有一个小型设备，您只需将主电源线缠绕几次即可（或将设备缠绕在电源线上，我不确定哪一个）。当“主机”设备打开电源并且有电流流过时，电源线上的“寄生虫”将被供电-显然不多。但是，也许足以周期性地将具有ID（例如MAC地址）的无线“ ping”发送到某个接收器。这将使您获得一个传感器，该传感器将在打开“哑”设备时告诉您。根据ping的频率，您甚至可以推断出哑设备正在使用的电量。

由于该机制既简单又便宜，并且不需要监管部门的批准才能插入市电（UL / CE等），因此有人可以以每包约5美元的目标价格出售它们。当您得到足够多的东西（可能会有很多好处）时，机器学习系统可以学习有关您的习惯的信息：吹风机已打开，可能需要30分钟的入睡时间。咖啡机已经打开，打开收音机……之类的事情。而且，您不必购买智能吹风机或咖啡机，而只需花费30美元到5美元的传感器即可获得使用数据。

散热器应该是振动源（由泵驱动），尽管您可能需要非常仔细地研究共振频率。

也可以将动能收集嵌入开关中，尽管这可能并不是您想象中的用例。

等式的另一面是确定传输所需的能量，这将为您提供有关传输频率以及泄漏/待机消耗的一些信息。

从我们的日常能源使用中收集能量是一个好主意。但是您必须考虑收获的能量来自某个地方。如果要从房间的加热元件中获取热量，则必须注意，通过设备转换为电能的所有热量都不会加热房间。因此，如果您想保持房间像以前那样舒适，那么在安装集热器之前，您的房间取暖器将必须消耗更多的电能。

• 从浪费热量的设备中获取热量（例如，上述主要作用不是加热的对象，例如上述的服务器计算机）似乎更符合您要实现的目标。
• 在Gaston-Lagaffe风格中，您可以在门，楼梯等上设置小型设备，以在每次经过时产生能量。一个想法是，您可以在楼梯的顶部设置一个小型发电机，每次下山时，您都要抓住尼龙绳并运行发电机。进入楼下后，您放开电线，然后将其倒回。如果您的楼梯长10m，则尼龙线的长度约为20m，因此，通过良好的传动比和高效的发电机，您可以为周围的任何小型设备提供所需的动力。

1. WiFi信号

   忘记窃取邻居的Wi-Fi上网冲浪。杜克大学普莱特工程学院的研究人员使用廉价的日常材料开发了一种出色的设备，该设备可以将微波信号（例如用于无线传输互联网的微波信号）转换为可用的电能。因此，将来，您也许可以使用邻居的Wi-Fi网络为家庭供电。

2. 来自墙后交流电线的电磁场（如果安装在电线附近）。

   摘要-人们对无线传感器网络的能量收集有相当大的兴趣。已经提出了从诸如人体热的热源和诸如人体运动的机械源中收集能量。也有传感器网络系统从电磁频谱的可见部分中收集能量。但是，室内环境中的环境光水平通常明显低于室外环境中的水平，并且高度取决于所考虑的室内环境的性质。近来，提出了使用从交流电源线辐射的电磁能的低功率时钟同步。在本文中，我们走了一步，尝试回答这个问题：是否可以从交流电源线辐射的电磁能量中收集能量，然后将其用于运行低占空比的无线传感器网络？我们发现这种能量收集似乎很有希望。

1. 装在发电机上的健身车/跑步机。这也将激励您锻炼身体。
2. 除了使用会影响其功能的微波炉/对流烤箱之外，您还可以在烹饪场所上放一个小烟囱（尽管逸出的蒸气可能会造成问题）。
3. 我不知道怎么做，但是人们整天坐在沙发上。我知道这是潜在的能量，但是在那里可以取得一些成就。
4. 以上答案的门想法很棒。
5. 露台上的小风车。
6. 太阳能电池（现在可以廉价购买）可以在室外使用。
7. 最疯狂的：在淋浴/水龙头下使用小型涡轮机

可能会收获的一种经常可用的温差是：

室内温度与外部温度之间的差异。

在温度受控的居住环境中，通常会存在一种非同寻常的差异，一种或另一种。即使没有这种情况，外部温度通常也会在24小时内发生变化，而我们试图保持内部温度恒定-因此，一天中的大部分时间仍然可能会有差异。我知道差异很小，-但要点是-它存在很多时间了。

在我看来，对于iOT传感器而言，此方法的巨大优势在于，生活空间的大部分外围都可以使用能源-天花板，窗户，墙壁，地板（也许）。

再说一遍，也许我只是认为这是明智的，因为我住在澳大利亚，而且我们的摄氏40度以上。;-)

我没有做任何计算来弄清楚您是否可以收获足够的能量...但是显然-取决于您需要多少能量。

一个好处是，作为这样一种无源设备，其形状为平面，您可能会设计出相当大的东西，例如6平方英寸？但在美学上还是适合天花板或墙壁安装。

缺点是您可能会连续几天没有太大差异-如果外部温度徘徊在舒适的室温附近。

只是一个想法。干杯。

附录：是的，我知道这不是自由能源，但是OP没有明确要求。物联网设备的常见问题是到处都有电线。也许OP至少要避免这种情况？

您。

普通人在静止状态下会产生100瓦的功率。这足以功率大约6台笔记本电脑（假设15 W的低端笔记本电脑的估计），如果你可以转换功率的100％ ，你生产转化为电能。当然，我们不能打败物理定律，不可避免地，您不能将100％的能量转换为电能。毕竟，您需要能量来进行新陈代谢和身体机能。

有一些初创公司制造毡，这些毡通过您的体热产生能量（据此可以产生大约1或2瓦）。

另外，您也可以使用健身车发电，如IEEE这张非常漂亮的图表所示。

而且，如果所有其他方法都失败了，您可以随时手动踩踏传感器：

^{资料来源：维基百科（公共领域）}

此方法依赖于您在里面（某些方法依赖于您实际在场以操作曲柄/踏板/发电机），因此它并不是万无一失的。

您提到通过热发电。将热能转化为功的所有设备都具有热面和冷面。从热量中获得的理论最大能量来自这些温度之间的差异。这意味着冷的东西和热的东西一样能产生能量-但是如果您能使热的东西非常接近冷的东西并且在两者之间放置一个热电发电机，您会做得更好。

您还需要注意不要收获您要创造的能量。您可能会在热水管和冷水管之间得到一些能量-但是您只是在使热水器更加努力地工作-可能还需要使用市电并直接付款。

另一方面，如果您利用废水管（假设有人正在洗热水澡或排掉意大利面）和冷管之间的能量差，则冷水会稍微变热，而废水会变凉-这两种情况都不可能是一个问题（除非您在冰箱中使用饲料的特定冷管）。

雪从屋顶滑落

这是一个特别北部的答案，但是如果您的金属屋顶的坡度相当陡峭，并且一年中积雪量很大，那么滑落时会浪费掉相当多的能量。

另外，对于一年中积雪较少的人来说，从屋顶出来的雨水是收集能量的好地方。电动发电机可以挂在您的排水沟上，在下雨时随时产生能量。

它也可能挂接到您的Internet连接和监视器：

1. 雨量
2. 产生的能量
3. 预期降雨量（来自天气预报）与实际降雨量之间的比较

甚至可能在排水沟中安装传感器，以根据流过的水量来调节发电机的发电量。

您的座机线。

您房屋中的任何固定线路上都可提供约48V的电压。尽管这似乎是我见过的最好的文章，但互联网上有很多关于此的坏文章。

美国联邦通信委员会的电信法规第68部分规定，连接至电话线且未进行有效通信的任何设备都必须具有至少5MΩ的电阻

许多厨房和其他家用电器也具有明显的振动。想想厨房里的洗碗机和微波炉。洗衣机和烘干机。任何带有电动机的电子设备（冷却风扇，转盘？）都可能会产生明显的振动输出。

有很多选择，但就最简单的方式来说，我的清单是：

1. 热电珀耳帖元件捕获的热能。热电元件是廉价的，可在欧洲通过Alibaba.COM和Amazon.COM获得。

   请注意，早在1930年，苏联的无线电设备中就使用了热电元件，使苔原从碳化钨灯中收集能量。

2. 如今，太阳能具有非常先进和凉爽的产品。例如，诸如SolarWindow之类的东西可以成为使用它的动力。

3. 压电聚合物（皮埃尔·居里（Pierre Curie）和他的兄弟于1880年发现）是非常有趣的材料。几年来，我的团队一直在使用丹麦公司Danfoss推出的PolyPower这样的材料。

一个稍微模糊的答案是“来自传感器”。通过使硬件受事件驱动，可以极大地提高待机功率，从而可以将电池视为硬件的不可更换部分。

请参阅布里斯托大学的这项研究，他们在那里优化了用于pA泄漏的开关元件。尽管我以前曾经看过这一点，但在观看描述设备使用范围的视频之前，我并没有意识到它的实际价值。