Energy-Harvesting: Demo-Plattform für drahtlose Sensornetzwerke

Eine Demonstrationsplattform zur Umwandlung von thermischer, Solar-, HF- und Vibrationsenergie in elektrische Energie hat Jennic präsentiert. Damit lassen sich drahtlose Sensornetzwerke auf Basis des Standards IEEE 802.15.4 mit Strom versorgen.

Dazu ist Jennic eine Partnerschaft mit wichtigen Technologieanbietern auf dem Gebiet des Energy-Harvesting eingegangen: mit Micropelt, einem führenden Unternehmen im Bereich der Energiegewinnung aus Wärme (Temperaturgradienten), mit Cymbet, einem Spezialisten für Energiespeicherung und die Umwandlung von Solarenergie, mit AdaptivEnergy zur Umwandlung mechanischer Energie über piezogestützte Gleichstromversorgungen, etwa aus Impulsen, Erschütterungen, Vibrationen und dem menschlichen Gang, sowie mit Powercast zur Energiegewinnung aus Hochfrequenzwellen.

Aus dieser Zusammenarbeit ist eine Lösung entstanden, die auf den Wireless-Mikrocontrollern »JN5139« und »JN5148« von Jennic beruht. Die erforderliche Energie zur Durchführung regelmäßiger Sensormessungen und Datenübertragungen per Drahtlosnetzwerk zu einem zentralen Controller gewinnt sie über eine Schnittstelle zu den verschiedenen Energy-Harvesting-Quellen.

Softwaregesteuertes Energiemanagement

Der 32-Bit-RISC-Prozessorkern in den Wireless-Mikrocontrollern von Jennic bietet die nötige Rechenleistung zur Ausführung eines softwaregesteuerten Energiemanagement-Prozesses für den Lade- und Sendevorgang (»Charge-and-Fire«). Dabei wird der Mikrocontroller zur Messung des Energieniveaus regelmäßig aus dem Stand-by-Zustand aufgeweckt. Steht ausreichend Energie zur Verfügung, werden Daten gemessen und übertragen.

Jimi Simpson, Produktmanager bei Jennic, erläutert: »Der JN5148 weist einen Standby-Strom von weniger als 1 µA auf, einen Betriebsstrom von 15 mA im aktiven Sendebetrieb sowie einen Strombedarf von 18 mA im Empfangsbetrieb. Dank dieses Stromverbrauchs kann der Baustein mit besonders kleinen Energiespeichern wie zum Beispiel mit Doppelschichtkondensatoren und wieder aufladbaren Zellen arbeiten.«

Die Palette der in der Lösung demonstrierten Energy-Harvesting-Technologien deckt das breite Spektrum der Anwendungsszenarien in der drahtlosen Sensorvernetzung ab, beispielsweise Applikationen im Bereich der Energie- und Umweltkontrolle, Gebäudeverwaltung, Prozesssteuerung, Überwachung von Betriebsbedingungen, Logistik und Teileverfolgung.