embedded world 2018: Unitronic präsentiert intelligente Sensoren für Energy Harvesting-Projekte

Düsseldorf, im Februar 2018 – Die Unitronic GmbH, Entwicklungsdienstleister aus Düsseldorf und Mitglied des schwedischen Technologiekonzerns Lagercrantz Group AB, zeigt auf der diesjährigen embedded world in Halle 3, Stand 221 einen kompletten Energy Harvesting-Demonstrator im Rahmen der firmeninternen Sensor2Cloud-Strategie. Dieser veranschaulicht wie elektrische Energie aus einer Solarzelle gewonnen und gespeichert wird. Mit der Energie wird ein Impulssensor betrieben, der die gesammelten Daten per Wireless M-Bus an ein Gateway versendet, das die Daten an eine Cloud-Plattform überträgt. 

Speicherung von Energie aus einer Solarzelle
Im Fokus des Demonstrators steht der IC AEM10940 von e-peas, der auf der eigens entwickelten Energy Management-Technologie basiert, mit der Elektronik-Hardware bei maximalem Wirkungsgrad Energie aus der Umgebung beziehen kann. Der AEM10940 ist ein integriertes Energiemanagement-Subsystem, das Gleichstrom aus PV-Zellen extrahiert, um gleichzeitig Energie in einem wiederaufladbaren Element zu speichern und das System mit zwei unabhängigen geregelten Spannungen zu versorgen. Dies ermöglicht es Produktdesignern und Ingenieuren, auf  Batterien verzichten zu können und das primäre Energiespeicherelement wie z.B. einen Superkondensator in einer großen Bandbreite von drahtlosen Anwendungen wie industrieller Überwachung, Geolokalisierung, Heimautomatisierung, Wearables usw. einzusetzen.

Thinline-Superkondensatoren für den Einsatz bei batteriegespeisten Sensor2Cloud-Anwendungen
Die Energiespeicherung erfolgt in den Superkondensatoren von CAP-XX, welche für sogenannte Burst-Operationen und Backup-Power-Konfigurationen ausgelegt sind. Zudem sind sie besonders flach und weisen auf  kleinster Fläche eine sehr hohe Energiedichte auf. Der zum Einsatz kommende GA230F hat eine Kapazität von 400 mF und einen internen Widerstand von 60 mOhm auf einer Fläche von 20 x 18 mm und 3,5 mm Höhe. Einsatzgebiete für Superkondensatoren sind zum Beispiel alle tragbaren Elektronikgeräte welche in der Medizindiagnostik oder beim Fitness-Training zum Einsatz kommen sowie in aktiven Kreditkarten, Smartphones oder RFID-Tags. Weitere Anwendungen finden sich im Smart Home-Bereich der Zukunft. Am Stand wird auch der neue HW134T aus der Thinline-Serie zu sehen sein, der mit 100.000µF und einer Bauhöhe von 0,6mm (max.) extrem dünn und nochmals platzsparender entwickelt wurde.

Radiocrafts-Funkmodul für Smart Metering-Applikation
Zudem wird ein Funkmodul des norwegischen Herstellers Radiocrafts als Beispiel für eine Zählerapplikation (Smart Metering) zu sehen sein. Zum Einsatz kommt das kompakte RC1180-MBUS RF Transceiver Modul mit eingebettetem Wireless M-Bus Protokoll. Es verfügt über  eine UART-Schnittstelle für die Konfiguration, sowie zwei Impulseingänge zum Anschluss der Zähler. Das Funkmodul wird über das Energy Harvesting Powermanagement mit Leistung versorgt. Die gesammelten Daten werden mittels des Funkstandards Wireless M-Bus an ein Gateway verschickt und dort per Mobilfunk in eine Cloud-Plattform zur Verarbeitung und Visualisierung weitergeleitet.

„Das Modul zählt die Impulse und überträgt die gesammelten Informationen schließlich weiter. Bei dieser Konstellation und dem kontrolliertem Spannungsabfall an dem Supercap von 3,4V bis auf 2,0V können wir theoretisch 3027 Nachrichten absenden ohne eine Wideraufladung durchführen zu müssen. Die theoretische Entladezeit des Supercaps GA230F durch Leckströme in der Elektronik liegt bei etwa zwei Tagen“, so das abschließende Fazit von Eduard Schäfer, Head of Sensor Department bei der Unitronic GmbH.

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