用戶可以使用能量收集 Explorer Shield Kit，按照此通用方法，對每個關鍵組件完成適當的評估。

• 了解應用功率預算：
  • 根據無線電事件和睡眠間隔，確定應用程序的峰值耗電量和平均耗電量。
• 評估可用能源：
  • 可以從多種環境源（如光、振動、熱交換、電磁和運動脈沖）中利用能量。根據電壓、電流和阻抗需求，每個應用可能最適合某個特定來源。Explorer Shield Kit 適用于帶整流器和穩壓器的交流電源和直流電源。
• 能源測量和電源管理選擇：
  • MG22E Explorer Shield 在整個能量路徑中提供多個 PCB 測試點，以便使用測試臺設備來測量，以確定能耗。此外，Silicon Labs Simplicity Studio 還提供功率分析儀等擴展工具，以持續測量和優化應用，提高能效。
• 儲能類型和容量大小：
  • 全面了解能源預算和關鍵能耗參數之后，便可選擇儲能元件。與傳統電池不同，可以根據確切的能量需求，定制基于電容器的儲能裝置。電容器解決方案具有多種技術、外形尺寸和成本，兼容 MG22E Explorer Kit Shield 旋入式端子。
• 物聯網協議選擇和能源算法實施：
  • 最重要的是，物聯網 SoC 才是環境物聯網的真正核心所在。MG22E 是 Silicon Labs 功耗最低、平臺優化最多的 SoC，支持多個 2.4GHz 協議（藍牙低功耗、Zigbee Green Power、專有 2.4GHz）。這些協議的基礎是 Silicon Labs RAIL 協議，它提供了無線通信的抽象層功能。對于信標設備，可以根據平臺能量測量，動態調整協議的有效載荷、發射功率、物理層和睡眠間隔。

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配備 e-peas 的 MG22E 擴展板概述

我們對未來的設想是，物聯網終端設備可以改造，變成無電池設備。為了實現這一目標，Silicon Labs 正在顯著降低能量收集技術在大眾市場中的門檻，使得所有開發人員——無論是學生還是專家——都能輕松地開發出更具可持續性的項目。該套件用途廣泛，工程師可以探索（并測量）多種電源、儲能元件和物聯網協議，還提供 MikroBus 和 qwiic 連接器功能，方便集成傳感器。

e-peas 專門致力于開發電路來解決環境能源問題，他們與 Silicon Labs 工程師密切合作，為 Simplicity Studio 開發這些擴展板和兼容驅動程序。

來源：https://www.powerelectronicsnews.com/energy-harvesting-for-autonomous-systems/

擴展板套件的理念是利用現有的 Silicon Labs 硬件。MG22E Explorer Kit 是一個帶有分支引腳和編程端口的開發板。Silicon Labs 設計了一套可調節的擴展板，能夠與 Explorer Kit 配合使用，并增加了許多新的電源功能。用戶指南 591 提供了完整的硬件安裝用戶手冊。包括一個 PV 電池和電容器樣本。

擴展板 #1 – BRD8203 – 電池背包

BRD8203 電池擴展板作為基準，可輕松通過電池、電容器或備用 PMIC 電路為 Explorer Kit 提供電力。這樣，用戶能夠進行測量，以便快速比較有電池和無電池的性能。

該擴展板具有多個測試點和一個開關，可在電源之間切換，并用于探索不同的電池和電容器化學物質。該擴展板還支持疊加額外的擴展板。用戶可以試驗不同的協議和應用程序設置，以確立基準，然后再繼續推進能量收集硬件設計。此擴展板沒有 PMIC 電路。示例可以配置為使用內部 MG22E 電源管理。

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擴展板 #2 – BRD8202 – 運動按鈕 – AEM00300

擴展板 BRD8202 是用于無電池開關和按鈕的專用擴展板。該擴展板包括一個內置的收集器運動開關，可以在按下和松開按鈕時整流能量。此設計中不需要額外的外部儲能元件。該按鈕提供足夠的能量，可以非常短暫地為板載儲能庫供電以及通信。

e-peas AEM00300 是此擴展板的核心，并已配置為最適合此能量源。提供了對 Zigbee Green Power 和 Bluetooth LE RAIL 數據包設置信標的軟件示例。

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擴展板 #3 – BRD8201 – 雙收集器 – AEM13920

擴展板 BRD8201 是能量收集設備的主擴展板。該擴展板（連同交流直流適配器橋）為用戶提供了一切必要的組件，用以構建、測量、比較和改進環境物聯網源。該擴展板可同時滿足兩個能量源（交流或直流）的需求。這樣，用戶可以創建多來源設備，或者非常輕松地比較和對比兩個來源。該套件具有多個測試點，可進一步堆疊或增加傳感器。

e-peas 的最新 AEM13920 是該擴展板的核心。這是他們最先進的 PMIC。驅動程序托管在 Silicon Labs 儲存庫上，可在 Simplicity Studio 中配置。這款強大的 PMIC 旨在讓設計人員定制其設計（使用 i2c 驅動程序接口），或幫助縮小應用程序所需的正確 PMIC 范圍。此擴展板還通過 USB 連接和跳線端子，實現可控的快速充電。

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輸入 AC-DC 適配器 – BRD8204 BRD8205

Silicon Labs 和 e-peas 已經確保，使用本套件所含的內容、修改示例應用程序或連接其他外部電路，可以輕松處理能量收集設計的各個方面。為了處理這兩種類型的能量源（交流和直流），已經添加了調節器和整流器的適配器塊，并且可以很容易擰入擴展板端子。

交流輸入適配器是基于 MOSFET 的整流器，并通過電容器進行平滑處理，同時配備保護電路。這適用于振動或電磁感應等交流源。直流輸入適配器還包括過電壓保護，在原始擴展板設計中省略了該保護，當作選件。適配器為額外的電容預留位置。

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設置能量收集 Explorer Kit

對于許多新開發套件來說，開箱即用的體驗對于項目的成功至關重要。Silicon Labs 是物聯網專家，能夠提供與 MG22E Explorer 板兼容的一系列示例應用。github.com 上開源提供這些示例。它們如同其他示例一樣，可以克隆、編譯和閃存到 Silicon Labs MG22E 中。

默認安裝示例為藍牙 RAIL 傳感器。將提供的 PV 電池和電容器安裝到位后，設備將立即開始自動設置信標！

每個示例都有一個全面的 README，著重顯示了固件行為和預期性能。這些應用程序是通用的，易于修改，以用于資產跟蹤或智能建筑傳感器等。它們旨在突出能源與物聯網協議之間的差異。示例包括傳感器用例和開關。在 Silicon Labs 的免費 EFR Connect 移動應用程序上，可以檢測到信標。此外，可以安裝專用的 MG24 Explorer Kit（不包含在產品中）示例應用程序，充當藍牙低功耗、RAIL 和 Zigbee 協議的讀取器或協調器。e-peas AEM 驅動程序也托管在 GitHub 中，并可在 Simplicity Studio 中輕松修改。

現在由您開始測量、編碼和添加傳感器！歡迎來到環境物聯網的精彩世界。如需直接支持，請聯系 Silicon Labs 社區。

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結論

在 Silicon Labs，我們專注于創新，并始終致力于引領行業發展，推動物聯網的生態可持續未來。與 e-peas 的合作，共同開發 Explorer Kit 擴展板，是我們不斷推動技術創新與環境可持續發展的重要里程碑。xG22E 是一款最節能、多協議的無線 SoC。我們很高興以此產品擴充我們的無線產品組合。

如需了解更多信息，請查看我們的網頁，閱讀關于環境物聯網的博客，了解我們最具能效的無線 SoC——xG22E，或直接聯系我們。