تشغيل أجهزة إنترنت الأشياء

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

تشغيل أجهزة إنترنت الأشياء — شكل توضيحي: © IoT For All

يتجه العالم بسرعة نحو عصر رقمي كامل مع ارتفاع عدد الأجهزة الذكية والتقنيات المتقدمة مثل إنترنت الأشياء. اكتسبت المعدات الرقمية الحديثة مثل الهواتف الذكية ، والمصابيح الذكية ، وأجهزة الحرارة الذكية ، و Alexa ، و Siri ، وما إلى ذلك ، شهرة كبيرة في العامين الماضيين. ومع ذلك ، ولدهشتك ، تحتاج معظم الأجهزة الذكية إلى تيار مستمر منخفض الجهد لتشغيلها. وذلك لأن المعدات الحديثة بها دوائر متكاملة متطورة مصممة لأخذ طاقة التيار المستمر كمدخلات لها. ولكن ، كما نعلم ، يتم توزيع الطاقة في منازلنا عبر طاقة التيار المتردد ، لذلك تحتاج الأجهزة إلى تحويل الطاقة من التيار المتردد إلى التيار المستمر للعمل بكفاءة. من المحتمل أن تكون احتياجات الطاقة لأنظمتنا الرقمية أكثر مرونة ومرونة في المستقبل. دعونا نلقي نظرة على كيفية توفير الطاقة لأجهزة إنترنت الأشياء اليوم.

"من المحتمل أن تكون احتياجات الطاقة لأنظمتنا الرقمية أكثر تحسينًا ومرونة في المستقبل."

-باتريك ر

تطبيق إمدادات الطاقة

قد يختلف تطبيق الطاقة حسب الأجهزة وتصميمها. يتم تحقيق أعلى استهلاك للطاقة بواسطة أجهزة ذات عمليات متسقة ووقت تعطل ضئيل للغاية. يستخدمون كمية كبيرة من الطاقة للتشغيل. ومع ذلك ، يمكن أن تكون طاقتها العالية أقل بكثير من المعدات التقليدية التي تحتاج إلى مدخلات طاقة ضخمة. لذلك ، فإن الأجهزة التي تعمل على نطاق واسع تستخدم بشكل عام بطاريات حمض الرصاص أو بطاريات الليثيوم أيون ، والتي يمكن أن تظل مشحونة لفترات أطول.

بصرف النظر عن ذلك ، هناك بعض أجهزة إنترنت الأشياء ، مثل منظمات الحرارة الذكية ، التي تستهلك طاقة أقل بشكل ملحوظ. نظرًا لأن تشغيلهم محدود ، فقد يقيسون درجة حرارة الغرفة ويمررون المعلومات إلى النظام ويدخلون في وضع السكون. هذا يوفر الكثير من الطاقة للجهاز. تستخدم هذه الأجهزة عادةً الخلايا الجلفانية القلوية التي تجعلها تعمل لفترات طويلة.

إمداد الطاقة وتشغيل جهاز إنترنت الأشياء

هناك تأثير كبير على عمليات أجهزة إنترنت الأشياء بمصادر طاقة مختلفة. يصف ما يلي كيف يمكن لمصدر الطاقة المناسب لجهاز إنترنت الأشياء أن يؤثر على النظام:

أفضل كفاءة: كل جهاز رقمي له مواصفات متطلبات الطاقة لاستخدامه الأمثل. عندما تقوم دائمًا بتزويد الجهاز بإدخال طاقة محدد من قبل الشركة ، فإنه يعمل بكفاءة أعلى ويقدم نتائج استثنائية مع زيادة العمر الافتراضي.
يقلل وقت التوقف عن العمل: نظرًا لأن الجهاز يعمل بشكل أكثر فاعلية مع مصدر الطاقة المناسب ، فإن احتياجات الصيانة للجهاز تنخفض بشكل كبير. يعمل هذا على تحسين ساعات عمل الجهاز ، ويوفر وقت تشغيل أعلى للعملية.
زيادة الإنتاجية: من الطبيعي مع تحسين الكفاءة والأداء ، تزداد أيضًا إنتاجية الجهاز. لذا ، فإن توفير الطاقة المحددة من قبل الشركة المصنعة لأجهزة إنترنت الأشياء الخاصة بك يمكن أن يساعدك في تحقيق إنتاجية أعلى للعمل.

أنواع البطاريات المختلفة

فيما يلي الأنواع المختلفة للبطاريات المستخدمة في أجهزة إنترنت الأشياء المختلفة.

بطاريات الرصاص الحمضية

تحظى بطاريات الرصاص الحمضية بشعبية كبيرة هذه الأيام ، خاصة بسبب استخدامها في السيارات الكهربائية. تتكون بطاريات الرصاص الحمضية من حمض وقطبين من الرصاص. يتكون الأنود من الرصاص ، بينما يتكون القطب السالب من أكسيد الرصاص. يوجد المنحل بالكهرباء في البطارية على شكل حمض. تتميز بطاريات الرصاص الحمضية بمقاومة داخلية منخفضة ، مما يساعدها على توليد طاقة عالية للغاية. تتطلب البنى التحتية والآلات الكبيرة لإنترنت الأشياء بشكل عام هذا النوع من إمدادات الطاقة.

البطاريات القلوية

هذه هي أنواع البطاريات الأكثر شيوعًا والتي يتم استخدامها على نطاق واسع في الحياة اليومية في أجهزة التلفزيون أو أجهزة التحكم عن بُعد الخاصة بالتيار المتردد والساعات والعديد من الأجهزة اللاسلكية ، وما إلى ذلك. يستخدم كالكهرباء.

عادة ما يكون للبطاريات القلوية حدود ذات عمر افتراضي أقصر. ويرجع ذلك إلى طبيعتها في توليد مقاومة داخلية أكبر تؤدي إلى زيادة عملية التفريغ الذاتي. على الرغم من معالجة هذه المشكلة الآن من خلال إنشاء تقنية معقدة لتحويل الهيدروجين إلى حديد ، إلا أن البطارية لا تزال تفتقر إلى طاقة أكبر من أنواع البطاريات الأخرى. هذا هو السبب في أن هذا النوع من البطاريات يستخدم في الغالب لأجهزة إنترنت الأشياء المحمولة ومنخفضة الطاقة التي تتطلب أقل قدر ممكن من الطاقة للعمل.

بطاريات ليثيوم أيون

هذه بطاريات بارزة للغاية تستخدم في جميع أنحاء العالم في جميع التطبيقات الحديثة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة وما إلى ذلك. يتم تغليف بطاريات الليثيوم أيون معًا في رقائق الألومنيوم والنحاس. يوجد داخل الرقاقة مادة مسامية مشبعة بإلكتروليت الليثيوم. يحتوي المنحل بالكهرباء في بطاريات أيونات الليثيوم على قاعدة مصنوعة عادةً من الجرافيت أو أكسيد أو ملح المعدن. يتم إقحام أيونات الليثيوم في القاعدة لبدء التفاعل الكيميائي وتوليد كثافة طاقة عالية.

مصادر الطاقة البديلة لإنترنت الأشياء

على الرغم من أن البطاريات القائمة على المواد الكيميائية توفر أداءً وموثوقية أكبر لأنظمة إنترنت الأشياء ، إلا أنها ضارة جدًا بالبيئة. ومن ثم ، تتم معالجة الحاجة إلى الاستبدال بشكل كبير ، ويتم تشجيع المزيد من استخدام مصادر الطاقة البديلة.

دعونا نلقي نظرة على بعض مصادر الطاقة البديلة لتمكين أنظمة إنترنت الأشياء:

الألواح الشمسية

اكتسب مصدر الطاقة هذا شعبية هائلة في السنوات الأخيرة. يستخدم التأثير الكهروضوئي في أشباه الموصلات لتوليد الطاقة لأجهزة إنترنت الأشياء. الألواح الشمسية لها عملية بسيطة. عندما يصطدم كمية من الضوء بسطح أشباه الموصلات ، تقفز الإلكترونات إلى حالة طاقة أعلى ، منتجة طاقة يمكن الاستفادة منها لأغراض متعددة.

قوة التأثير الكهروحراري

هذا خيار قوي يعمل على مفهوم تأثير سيبيك. في هذه الطريقة ، يتم أخذ موصل غير متجانس يكون لكلا الجانبين فرق كبير في درجة الحرارة. بسبب انخفاض درجة الحرارة على جانب واحد ، تتحرك الأيونات والإلكترونات إلى الجانب الأكثر برودة وتولد قوة دافعة كهربائية كافية لتشغيل أجهزة إنترنت الأشياء الإلكترونية.

بطاريات ذرية

هذا النوع من مصادر الطاقة واعد جدًا ويستخدم في البرامج الفضائية للتزويد بالطاقة الأقمار الصناعية. في هذه الطريقة ، يتم تصميم بطاريات النظائر بالماس النانوي ، ويمكن للبطاريات أن تولد الطاقة لسنوات. ومع ذلك ، فإن الحد من مصدر الطاقة هذا هو أنه يولد تيارًا صغيرًا فقط ويحتاج إلى مجمع لتخزين الطاقة واستخلاصها باستمرار من المصدر.

اعتبارات لمزود الطاقة الخاص بك

يجب أن يكون واضحًا الآن أن أجهزة إنترنت الأشياء يمكن أن تعمل باستخدام مصادر طاقة مختلفة. اتبع هذه الخطوات الثلاث عند التفكير في مصدر الطاقة الذي يجب تحديده لنظامك القائم على إنترنت الأشياء:

# 1: متطلبات إعداد إنترنت الأشياء

يجب أن تعرف متطلبات إعداد إنترنت الأشياء الخاصة بك وتفكر فيما إذا كنت ترغب في إنشاء شبكة كاملة أو تحتاج إلى مصدر طاقة لجهاز واحد أو جهازين فقط. بعد ذلك ، بناءً على متطلباتك ، يمكنك إما تشغيل أجهزتك من شبكة خارجية أو شراء البطاريات الخاصة بك.

رقم 2: التكلفة

بعد ذلك ، احسب التكاليف التي ستتحملها لتشغيل إعداد إنترنت الأشياء الخاص بك. استكشف جميع الخيارات وفكر في تكاليفها. الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة هي أخذ السلطة من شبكة قائمة بالفعل.

# 3: احتياجات النسخ الاحتياطي

لا تنسى احتياجات النسخ الاحتياطي التي ستحتاجها في الإعداد الخاص بك. إذا كنت تقوم بإنشاء إعداد صناعي لإنترنت الأشياء ، فسيتعين عليك الاحتفاظ بنظام نسخ احتياطي للمساعدة في منع تعطل جهازك وعملياتك.

الحاجة إلى القوة

من الواضح تمامًا أنه مهما كانت أنظمة إنترنت الأشياء الخاصة بك فريدة من نوعها ، فإنها لا تستطيع العمل بدون طاقة. تواجه التقنيات الحديثة هذه المشكلة من خلال تحديد مصادر جديدة للطاقة وتطوير أجهزة إلكترونية موفرة للطاقة. تقدم العديد من الشركات القائمة على إنترنت الأشياء حلولاً كاملة لجميع أنواع احتياجات إنترنت الأشياء.