Energy Harvesting für die Mikroelektronik
Energieeffiziente und -autarke Lösungen für drahtlose Sensorsysteme
Klaus Dembowski
Diese Publikation zitieren
Klaus Dembowski, Energy Harvesting für die Mikroelektronik (2011), VDE Verlag, Berlin, ISBN: 9783800737994
1157
Accesses
Accesses
25
Quotes
Quotes
Beschreibung / Abstract
Energieeffizienz und erneuerbare Energien versprechen in den nächsten Jahren nachhaltige Wachstumsfelder zu werden. Beim Micro Energy Harvesting werden vergleichsweise geringe Energiemengen aus der umgebenden Energie „geerntet", um energieeffiziente und autarke Lösungen im Bereich der Mikroelektronik zu ermöglichen. In Verbindung mit energiesparenden Mikrocontrollern und HF-Schaltkreisen und unter Vermeidung von Einschränkungen durch
leitungsgebundene Stromversorgung oder Batterien bei Drahtlostechnologien ergeben sich zahlreiche innovative Anwendungsmöglichkeiten, etwa in der Messtechnik, der Gebäudeautomatisierung oder auch der Medizintechnik. Besonders effektiv können mit Energy-Harvesting-Methoden Sensorschaltungen versorgt werden. Allerdings erfordert die Entwicklung autark arbeitender Sensorsysteme bei der Konzeption ein Umdenken: Statt einzelne Komponenten isoliert zu betrachten, wird die Aufstellung einer konkreten Energiebilanz notwendig. Alle beteiligten Einheiten einschließlich der Software müssen hinsichtlich Energiebedarf und Konfigurationsmöglichkeiten analysiert werden und mit dem Harvester plus Energiespeicher für den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmt werden.
Dieses Buch bietet:
• die notwendigen Grundlagen betreffs Energiegewinnung, z. B. Thermogeneratoren, Piezo-Wandler oder Energie aus HF-Strahlung, und
• Energiespeicherung, etwa mit Akkumulatoren, Kondensatoren, Spannungswandlern und Konverterschaltungen,
• Informationen zu Sensor/Aktor-Systemen (Typen, Signalaufbereitung und -umsetzung),
• geeigneten Mikrocontrollern und Stromsparmechanismen, sowie
• zur drahtlosen Datenübertragung (Transpondersysteme und Funkstandards).
Außerdem werden Anwendungsbeispiele zur Anlagenüberwachung, Gebäudeautomatisierung oder in der Medizintechnik ausführlich vorgestellt. Damit wird Ihnen anschaulich und praxisorientiert vermittelt, mit welchen Methoden und Komponenten sich selbstversorgende Mikrosysteme für die drahtlose Übertragung von (Sensor-)Daten realisieren lassen. Sie erhalten
praxisorientierte Informationen für die Planung, den Aufbau und die Entwicklung stromsparender, drahtloser Systeme.
leitungsgebundene Stromversorgung oder Batterien bei Drahtlostechnologien ergeben sich zahlreiche innovative Anwendungsmöglichkeiten, etwa in der Messtechnik, der Gebäudeautomatisierung oder auch der Medizintechnik. Besonders effektiv können mit Energy-Harvesting-Methoden Sensorschaltungen versorgt werden. Allerdings erfordert die Entwicklung autark arbeitender Sensorsysteme bei der Konzeption ein Umdenken: Statt einzelne Komponenten isoliert zu betrachten, wird die Aufstellung einer konkreten Energiebilanz notwendig. Alle beteiligten Einheiten einschließlich der Software müssen hinsichtlich Energiebedarf und Konfigurationsmöglichkeiten analysiert werden und mit dem Harvester plus Energiespeicher für den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmt werden.
Dieses Buch bietet:
• die notwendigen Grundlagen betreffs Energiegewinnung, z. B. Thermogeneratoren, Piezo-Wandler oder Energie aus HF-Strahlung, und
• Energiespeicherung, etwa mit Akkumulatoren, Kondensatoren, Spannungswandlern und Konverterschaltungen,
• Informationen zu Sensor/Aktor-Systemen (Typen, Signalaufbereitung und -umsetzung),
• geeigneten Mikrocontrollern und Stromsparmechanismen, sowie
• zur drahtlosen Datenübertragung (Transpondersysteme und Funkstandards).
Außerdem werden Anwendungsbeispiele zur Anlagenüberwachung, Gebäudeautomatisierung oder in der Medizintechnik ausführlich vorgestellt. Damit wird Ihnen anschaulich und praxisorientiert vermittelt, mit welchen Methoden und Komponenten sich selbstversorgende Mikrosysteme für die drahtlose Übertragung von (Sensor-)Daten realisieren lassen. Sie erhalten
praxisorientierte Informationen für die Planung, den Aufbau und die Entwicklung stromsparender, drahtloser Systeme.
Kritik
„Dieses Buch bietet die notwendigen Grundlagen betreffs Energiegewinnung und -speicherung." (etz S03/2011)
„Praxisorientiert vermittelt das Buch mit welchen Methoden und Komponenten sich selbstversorgende Mikrosysteme für die drahtlose Übertragung von (Sensor-) Daten realisieren lassen." (Elektronik Praxis 08/2011)
„Praxisorientiert vermittelt das Buch mit welchen Methoden und Komponenten sich selbstversorgende Mikrosysteme für die drahtlose Übertragung von (Sensor-) Daten realisieren lassen." (Elektronik Praxis 08/2011)
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
- Energy Harvesting für die Mikroelektronik
- Vorwort
- Inhaltsverzeichnis
- 1 EINFÜHRUNG
- 1.1 Micro Energy Harvesting
- 1.2 Human Power
- 2 ENERGY HARVESTER
- 2.1 Quellen und Systemaufbau
- 2.2 Solarzellen
- 2.3 Thermogeneratoren
- 2.4 Elektrodynamische Wandler
- 2.5 Piezo-Wandler
- 2.6 Energie aus HF-Strahlung
- 3 ENERGIESPEICHER UND KONVERTER
- 3.1 Brennstoffzellen
- 3.2 Batterien
- 3.3 Akkumulatoren
- 3.4 Ladeschaltungen und -regler
- 3.5 Kondensatoren
- 3.6 Spannungswandler und Konverterschaltungen
- 3.7 Energy Harvesting Module – Energiesammler
- 4 MIKROCONTROLLER
- 4.1 Einführung
- 4.2 Architekturen
- 4.3 CISC und RISC
- 4.4 Adressierungsarten
- 4.5 Mikrocontroller-Ausstattungsmerkmale
- 4.6 Microchip-Mikrocontroller
- 4.7 Atmel Mikrocontroller
- 4.8 MSP430-Mikrocontoller
- 4.9 8051-Mikrocontroller
- 4.10 ARM-Mikrocontroller
- 5 TRANSPONDERSYSTEME – RFID
- 5.1 Induktive Energieübertragung
- 5.2 Near Field Communication und RFID
- 5.3 Transponder und Frequenzbereiche
- 5.4 Elektrische Grundlagen
- 5.5 Modulationsverfahren
- 5.6 Codierungen
- 5.7 Antikollision
- 5.8 Praktische Umsetzungen
- 6 FUNKÜBERTRAGUNG
- 6.1. Funktechnologien im Überblick
- 6.2 Reichweiten
- 6.3 Zugriffsverfahren
- 6.4 Codierungen und Modulation
- 6.5 IEEE 802.11
- 6.6 Bluetooth
- 6.7 ZigBee
- 6.8 Aufbau von Sensor Nodes
- 6.9 EnOcean-Funktechnik
- 6.10 Low Power RF-Designtechniken
- 7 APPLIKATIONEN UND ANWENDUNGEN
- 7.1 Thermogeneratorapplikation für die Anlagenüberwachung
- 7.2 Vibrationsenergieversorgter Sensorknoten
- 7.3 Drahtloses EKG-Messsystem
- Anhang
- Gehäusetypen mit ihren Abmessungen
- Der Umgang mit Dezibel
- Literaturverzeichnis
- Stichwortverzeichnis