สวัสดีชาว Maker และนักพัฒนาสาย IoT ทุกคนครับ! ใครที่เคยทำโปรเจกต์อุปกรณ์ IoT ออฟกริด (Off-grid) ไปติดตั้งตามป่าตามเขาหรือในพื้นที่ห่างไกล น่าจะเคยเจอปัญหานี้... ถ้าแค่ให้เซนเซอร์อ่านค่าแล้วเข้าโหมดประหยัดพลังงาน (Sleep modes) แบตเตอรี่ก็มักจะอยู่ได้ยาวเป็นปีๆ สบายๆ ใช่ไหมครับ?

แต่ปัญหาจะเกิดทันที! เมื่อโปรเจกต์ของเราต้อง "ออกแรง" หรือใช้พลังงานกระชากสูงๆ เป็นครั้งคราว เช่น การสั่งงานโซลินอยด์วาล์ว (Solenoid) หรือหมุนเซอโวมอเตอร์ (Servo) อย่างรวดเร็ว งานพวกนี้ซดพลังงานดุมากจนแบตเตอรี่หมดเกลี้ยงในเวลาอันสั้น เพื่อแก้ปัญหานี้ ทาง [Nelectra] ก็เลยได้คิดค้นระบบ IoT พลังงานสูงที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเก็บประจุ (Capacitor) ขึ้นมาเพื่อแก้ปัญหานี้ครับ

ทำไมต้อง Supercapacitor?

หลายคนอาจจะสงสัยว่าทำไมไม่ใช้แบตเตอรี่ก้อนใหญ่ๆ ไปเลยล่ะ? จริงอยู่ที่ Supercapacitor (ตัวเก็บประจุยิ่งยวด) อาจจะมีความหนาแน่นของพลังงาน (Energy density) ไม่เท่าแบตเตอรี่ แต่มันกลับ "เพอร์เฟกต์มาก" สำหรับงานที่ต้องการใช้พลังงานเยอะๆ ในเวลาสั้นๆ (Short tasks) ในพื้นที่ออฟกริดครับ

• อึด ถึก ทน: มันทนทานต่อแรงดันไฟต่ำ อุณหภูมิสภาพอากาศแบบสุดขั้ว และทนต่อแรงกระแทกได้ดีกว่าแบตเตอรี่ทั่วไปอย่างเห็นได้ชัด
• ชาร์จเติมได้เรื่อยๆ: ระบบนี้ใช้แผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กติดไว้ด้านบนเพื่อคอยชาร์จไฟเติมเข้าไปให้เต็มอยู่เสมอ

ประสิทธิภาพการจ่ายพลังงาน (Power Specs)

จากการทดสอบของ [Nelectra] ระบบนี้สามารถเก็บประจุไฟไว้ได้นานถึง 6 วัน หากอยู่ในโหมด Deep Sleep และหากนำไปใช้งานจริงตามสภาพแวดล้อมปกติ (รองรับเซนเซอร์, รีเลย์ หรือตัวขับเคลื่อนอื่นๆ) จะสามารถเก็บไฟได้นานประมาณ 3 วัน

ความพีคคือเมื่อระบบต้องการพลังงานกระชากแบบเฉียบพลัน มันสามารถปลดปล่อยพลังงานได้สูงถึง 1.5 A ที่แรงดัน 9 V หรือ 500 mA ที่ 24 V ซึ่งแรงพอที่จะเตะมอเตอร์หรือวาล์วน้ำให้ทำงานได้สบายๆ ครับ

การประยุกต์ใช้งานจริง (Use Cases)

เป้าหมายหลักของ [Nelectra] สำหรับโปรเจกต์นี้ คือการเป็นสะพานเชื่อมระหว่าง การเก็บเกี่ยวพลังงานต่ำ (Low-power energy harvesting) และ การสั่งงานฮาร์ดแวร์ในพื้นที่จริง (Practical field actuation) เพื่อให้เราสามารถสร้างระบบที่ไม่ต้องพึ่งพาการบำรุงรักษาหรือการเปลี่ยนแบตเตอรี่ (Maintenance-free systems) ได้สำเร็จครับ

นวัตกรรมนี้ไปได้ไกลกว่าแค่การส่งข้อมูลเซนเซอร์ธรรมดาๆ เพราะมันสามารถนำไปใช้กับระบบควบคุมการรดน้ำต้นไม้ หรือระบบสวิตช์ทางไกลได้โดยไม่ต้องเสียบปลั๊กเลย ไอเดียแบบนี้เหมาะมากๆ สำหรับนำไปประยุกต์ใช้ เช่น โปรเจกต์ฟาร์มอัตโนมัติสุดเจ๋งแห่งนี้ ซึ่งต้องการโซลูชันที่แก้ปัญหาไฟตกไฟดับ และต้องการบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เสถียรสุดๆ ในการทำงานครับ