Messgerät für Energy-Harvesting
Datenlogger analysiert Energiepotenzial
Sensoren, Funksender und GPS-Module benötigen meist nur wenige Milliwatt für ihren Betrieb. Energie aus der Umwelt - etwa aus Temperaturunterschieden, Licht oder Vibrationen - kann diesen Bedarf möglicherweise decken. Ob dieses Energiepotenzial aus Energy-Harvesting ausreicht, ermittelt ein neuartiger Datenlogger.
Mit hoher Geschwindigkeit rast der Güterzug durch die Landschaft, die Waggons rattern über die Gleise. Unsanft werden sie hin und her geschüttelt. Je unebener die Schienen, desto stärker fallen die Stöße aus. Diese Vibrationen liefern Energie, mit der sich elektronische Kleingeräte aufladen lassen: Beispielsweise erhalten Sensoren, die die Kühltemperatur überwachen, oder GPS-Empfänger, die die Position der Waren orten, auf diese Weise Strom.
Energy-Harvesting nennen Experten die zugrunde liegende Technologie, bei der aus alltäglichen Quellen wie Temperatur- und Druckunterschieden, Luftströmungen, mechanischen Bewegungen oder Vibrationen Energie gewonnen wird. Doch reicht diese tatsächlich aus, um elektronische Mikrosysteme zu versorgen? Auskunft darüber gibt der Datenlogger des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS, der ebenfalls mit an Bord ist.
Dieses kompakte System analysiert und charakterisiert das nutzbare Energiepotenzial, in diesem Fall die bei der Fahrt erzeugten Schwingungen. Es misst entscheidende Parameter der Vibrationsquelle wie beispielsweise Amplitude und Frequenzspektrum der Beschleunigung. Mit den gewonnenen Daten lassen sich Vibrationswandler wie etwa piezoelektrische Generatoren so auslegen, dass sie Sensoren, Funksendeempfänger, Tracking-Systeme und andere Kleingeräte mit geringem Stromverbrauch mit ausreichend Energie versorgen.
Bisherige Tracking-Systeme funktionieren nur mit Batterie. Diese muss jedoch immer wieder ausgewechselt werden, was sehr aufwändig und kostspielig ist. Durch Energy-Harvesting lassen sich Batterien und Kabel ersetzen. Nicht nur Logistikprozesse lassen sich so unterstützen, die »abgeerntete« Energie kann für viele Anwendungen genutzt werden, etwa um Pulsmesser, Sensoren in Waschmaschinen und Produktionsanlagen oder Messsysteme in Autos aufzuladen, die den Reifendruck prüfen.
Bestandteile des Datenloggers sind ein Beschleunigungssensor, ein GPS-Modul, ein Mikrocontroller, eine SD-Karte sowie eine WLAN-Schnittstelle. Der Sensor misst die Beschleunigung des Güterzugs in drei Achsen. Parallel dazu ermittelt das GPS-Modul die Position des Fahrzeugs und speichert die Daten zusammen mit den Beschleunigungswerten auf der SD-Karte. Anhand dieser Parameter lässt sich die Geschwindigkeit des Zugs und die zur Verfügung stehende Energiemenge bestimmen. Dadurch lässt sich der Energiewandler optimal auf die Anwendung abstimmen.
Jobangebote+ passend zum Thema
Lesen Sie mehr zum Thema
