能量采集

即使在室内，太阳能电池也可以通过吸收光子产生可供利用的电力。在 100 Lux 照度下，光伏电池的开路直流输出电压约为 500 V–800 mV，但若串联多个电池、使用更大容量的电池或将电池暴露在更强光下，可以产生更高的电压。在重载条件下，输出电压会显著下降，因此应不断调整（追踪）最佳负载（最大功率点），在光照强度出现变化时进行补偿。

如果两个不同导体之间存在温度差异，那么在这两个导体之间将产生电流（这被称为赛贝克效应）。热电发电机 (TEG) 利用这种效应，使用半导体结将环境中的热能转化为电能，从而产生可供利用的直流电能。直流电能与热接点和冷接点之间的温差以及发电机的表面积成正比。

最常见的振动能量采集器使用弹簧质量在固定线圈内移动磁铁，产生交流电。如果将弹簧质量系统调整为与振动的主频率共振，则可以产生大量电能。

流动的液体或气体会带动小型涡轮机旋转，产生电力。这种小型涡轮机可以置于汽车空调管道、水管中或外表面上，通过车辆行驶过程中形成的气流或水流产生交流电。涡旋脱落是另一种质量流量能量收集方法，无需旋转部件（见压电能量部分）。

将机械应变转换为高电压、低电流输出，这种输出可作为采集器的能源。例如，压电基座通常与振动的涡旋脱落杆搭配使用，将振动转换为交流电压。

一种使用天线收集电磁辐射（电场、Wi-Fi 信号、无线电波）并加以利用以产生极低功率（通常为 µW）的设备。用于室内环境。然而，如果在室外环境下使用定向微波束作为辐射源，则可以产生更高功率。

环境中的大部分能源都能够产生输出电压，但由于电压太低而不能直接使用。因此，需要采用 DC/DC 升压转换器作为采集系统的第一级。升压转换器用于将较低的输入电压提升到更高的电压，然后可以用于为小型电池或超级电容器充电。例如，REH 采集器可将低至 0.05 VDC 的输入电压提升至 4.12 VDC，为充电电池充电；也可以提升至 4.50 VDC，为双电池超级电容器充电（引脚可选）。

系统控制器用于控制储能元件的充电和放电，确保这些元件不会过度充电或过度放电。在负载完全耗尽储能元件中储存的能量时，系统控制器还会生成状态信号和即将断电的警告信号。对于 REH 采集器，控制器还包含备用电池开关，在可用环境能量不足时（例如，在夜间工作的光伏电池），切换到由主电池供电。

储能元件（电池或超级电容器）提供的电压是可变的，并且不受短路保护。降压转换器可将此未经调节的电压有效降至稳定的固定输出电压，而且输出电压受短路保护。REH 采集器内置两个独立的稳压降压转换器，可为应用提供 3.3 VDC 和 1.8 VDC 电压。