Ви описуєте, використовуючи концепцію, що називається "Збирання енергії", але ви намагаєтесь використовувати пар даних ефірного порту як джерело енергії.
Оновлення: Ну, давайте визначимо це трохи ...
Хоча дуже цікаво (я мої майстри працюють в цій галузі), що ви описуєте просто не буде працювати добре на практиці по ряду причин:
Усі версії Ethernet по кабелю з витою парою задають диференційовану передачу даних по кожній парі з трансформаторною муфтою. Це означає, що немає живлення постійного струму. Ви маєте рух струму в обох напрямках через ізолюючий трансформатор. Вам знадобиться схема, щоб перетворити та умовити її. Багато енергії, яку ви придбаєте, буде витрачатися більше, ніж споживається потужність ваших контурів перетворення та кондиціонування. Залишиться дуже мало, якщо що, для вантажу.
Рядок активний лише тоді, коли дані надсилаються вам (або транслюються). Якщо ви не створите структурованого середовища, де ви керуєте мережею, дані (потужність у вашій схемі) будуть недостовірними.
Якщо ви можете керувати мережею, просто встановіть джерело живлення Power-Over-Ethernet між мережевим комутатором і пристроєм. Джерело живлення PoE додає живлення постійного струму (-48В) до не використаних пар міді в кабелі категорії 5 (10bT, 100bTx). Він навіть може працювати з Gigabit Ethernet зараз, передаючи дані над парою живлення (тому він служить подвійним цілям). Це так просто. Навіщо турбуватися з урожаєм?
Дизайн-експеримент
Ось загальний мікросхем інтерфейсу Ethernet ( CP2200 ) від Silicon Labs.
Ось абстракція:
Характерний опір кабельної системи становить близько 100 Ом (саме тому ви бачите 100 Ом кінцевого резистора на рисунку Silicon Labs).
Номінальний піковий вихідний струм передачі CP2200 становить 15 мА (стор. 9). Слід зазначити, що є чіпи високого струму, навіть такі з програмованим вихідним струмом (наприклад, DP83223).
При піковій ефективності (відповідне імпеданс) навантаження повинна представляти еквівалент 100 Ом на частоті передачі.
У системі передачі використовується трансформатор посилення 1: 2,5
Максимізація передачі електроенергії:
На іншому кінці (вихід мережевого гнізда) максимальний піковий струм становить 6mA (від 15mA / 2,5). Він поставляється в ідеальне навантаження в 100 Ом, щоб досягти максимальної миттєвої потужності P = I ^ 2 R = 3,6 мВт або близько 2,5 мВт, що є не поганим!
Для максимального виходу 15 мА вихідна ступінь передавача додає близько 120 Ом опору джерела.
- Працюючи назад, у вас є 200 Ом на віддаленій стороні трансформатора
- Коефіцієнт 2,5 витків призводить до перетворення імпедансу до видимих 32 Ом на первинному (передавальному) боці трансформатора.
- Це 480мВ на первинну обмотку.
- Трансформатор посилює його на 2,5X до 1,2 В на вторинному.
- Половина напруги втрачається на імпеданс кабелю, що призводить до піку 0,6 В до ідеального навантаження.
Це P = V ^ 2 / R = 3,6 мВт. Це відповідає ідеальному очікуванню, тому ми добре.
Ось проблема на практиці:
На жаль, подача електроенергії не загальна історія. Тепер ви повинні мати можливість ним користуватися.
Це біполярне, тому вам потрібно виправити, знеструмити та (можливо) посилити (або іншим чином перетворити / регулювати). Для цього просто не так багато напруги.
Ви працюєте з 0,6 В і вам потрібно пропустити два діоди в повномостовий випрямляч. Навіть використовуючи типи діодів із низьким переднім видом, ви все ще дивитесь на 0,3 В (на діод). Це означає, що наявна напруга (і, отже, потужність) для використання у вашому навантаженні в основному нічого.
Альтернативні випрямлячі архітектури
Існують і інші підходи до збирання врожаю, крім діодного мосту, тому це неможливо, але робити це вкрай недоцільно.
Наприклад, ви можете використовувати напівхвильовий випрямляч (більшість тегів RFID, на які я дивився), щоб усунути один з діодів (але ви втратите половину форми хвилі).
У цьому випадку ви отримуєте
- 0,3В, пік * 6mA (ідеально) = 1,8mW (пік) = 1,27mW (rms)
- Лише половина циклу генерує ви до 640uW (мікро-ватт)
- Тоді вам доведеться відмінити свій робочий цикл передачі (відсоток часу, коли ви підтримуєте передавач активним)
... і це максимум. Якщо ви зміните навантаження на рівно 6 мА, ви отримаєте знижену ефективність і, отже, набагато меншу потужність, яку ви б інакше очікували через невідповідність імпедансу.
Конструкція випрямного випрямлення - це область активних досліджень, і є більш ефективні способи використання одного діода. Якщо ви дійсно прагнете домогтися цього, відповідайте, і я піду шукати кілька цитат / ідей для вас.