Licht lässt Display laufen

Licht lässt Display laufen

Herausforderung und Lösung

Die Herausforderung bei der Realisierung des Projekts lag vor allem in den für Büroräume typischen inkonsistenten und im Schnitt eher mittelmäßigen Lichtverhältnissen. Zwar liefern die Solarzellen bei hellem Tageslicht selbst in Innenräumen mehr als genug Strom, um den Solar Reader zu betreiben, an trüben Tagen erreichen die Zellen jedoch nur Ausgangsströme von einigen hundert Mikroampere bei einer Spannung von 1 V bis 2 V. Zwei Ansätze kamen zum Tragen, um selbst unter zwischenzeitlich suboptimalen, schwankenden Lichtverhältnissen einen konstanten Betrieb zu gewährleisten:

■■ Zwischenspeichern überschüssiger Energie, welche die Solarzelle unter guten Lichtbedingungen produziert, als Reserve für Zeiten mit zu geringem Lichteinfall. Die Herausforderung: Eine Speicherzelle zu finden, welche die Anforderungen an den Formfaktor (maximale Gesamtbauhöhe von 2,5 mm) erfüllt und dabei ausreichend Kapazität bereithält.

■■ Konsequentes Trimmen der Gesamtschaltung auf Energieeffizienz.

Als geeigneter Energiespeicher hat sich die neueste Entwicklung des amerikanischen Batteriespezialisten Infinite Power Solutions herausgestellt. Die Akkuzelle vom Typ »Thinergy MEC 101« (Bild 5) hat eine Kapazität von 1,0 mAh bei einer Ausgangsspannung von 4,1 V. Damit läuft der Solar Reader fast 19 Stunden im Uhrzeitmodus, ohne dass die Solarzelle zusätzlich Energie einspeist. Dabei ist die Thinergy- Zelle nur 0,17 mm hoch und passt so problemlos in die Schaltung.

Um die Schaltung weiter auf geringen Strombedarf zu optimieren, geht die Anwendung nach 2,5 h Betriebszeit in den »Deep Power Down«-Modus und gibt so der Akkuzelle Zeit, sich zu regenerieren. Um die Schaltung zu schützen, geht sie auch dann in diesen Modus, wenn der Solar Reader längere Zeit unter schlechten Lichtbedingungen betrieben wird und die Solarzelle keinen Strom liefert. Hierzu überprüft der Mikrocontroller regelmäßig die Spannung der Solarzelle: Fällt diese länger als zwei Minuten unter einen gesetzten Schwellwert, wird abgeschaltet. Im abgeschalteten Zustand werden nur noch die Echtzeituhr und die Akku-Ladeelektronik mit Strom versorgt, insgesamt 460 nA. Liegt der Solar Reader offen am Licht, so lädt sich die Akkuzelle wieder auf.

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