Weil niemand gern zahllose Batterien warten und wechseln möchte, wächst die Verbreitung von Funksensoren und ähnlich nützlichen Systemen nur langsam. Micropelt will dieses Problem lösen und bietet den weltweit ersten drahtlosen Funksensor an, der ausschließlich durch einen Thermoharvester betrieben wird. Schon wenige Grad Temperaturunterschied genügen zur Funkübertragung von Messwerten.
Dipl.-Ing Burkhard Habbe, VP Business Development, Micropelt GmbH
Micropelt, Freiburger Spezialist für Dünnschicht-Thermoelektrik im Chipformat, will das Batterieproblem lösen und bietet ab sofort den weltweit ersten drahtlosen Funksensor „TE-Power NODE“, der ausschließlich durch den Chip Harvester MPG-D751 betrieben wird. Schon wenige Grad Temperaturunterschied genügen zur Funkübertragung von Messwerten. Das Eval-Kit ermöglicht Anwendern und Funksensor-Herstellern die Beurteilung von Einsatzszenarien sowie der verfügbaren Budgets für die Energieversorgung mit thermischen Harvestern von Micropelt.
Dazu wurde der TE-Power NODE mit größtmöglicher Flexibilität ausgestattet. Auf der 60 x 27 mm messenden Aluminium-Grundplatte können ein oder zwei Dünnschicht-Thermogeneratoren MPG-D751 montiert werden. Damit ist die Energieversorgung nach Bedarf skalierbar. Darüber befindet sich ein ebenfalls aus Aluminium gefertigter Sockel, auf dem sich unterschiedliche Kühlkörper befestigen lassen. So kann der Anwender die jeweils am besten geeignete Variante des thermischen Pfads im Direktvergleich schnell ermitteln. Der aufsteckbare Gleichstromwandler verfügt über einen nach Energiebedarf konfigurierbaren Speicherkondensator. Dieser liefert dem Spannungsregler die Energie für das ebenfalls steckbar ausgeführte Sensor- und Funkmodul, das mit der bereits gut eingeführten MSP430/CC25xx Ultra-Low-Power-Technologie von Texas Instruments (TI) aufgebaut wurde.
Dr. Joachim Nurnus, Chef der Micropelt Entwicklung erklärt dazu: „Wir wollen sicherstellen, dass die mit dem TE-Power NODE erzielten Ergebnisse auch auf viele schon bestehende Systeme anwendbar sind und von unseren Kunden schnell in Produkte umgesetzt werden können. Mit Technologie von Texas Instruments, die fast jeder Entwickler von Funksensoren kennt, ist diese Vorgabe optimal erfüllt.“
Enormes Anwendungsspektrum
Kurz nachdem der TE-Power NODE an einer geeigneten Wärmequelle angebracht ist, beginnt die Funkübertragung zu einem TI eZ430-RF2500-USB-Empfängermodul an einen PC. Mit einem gezielt minimierten Protokoll sendet das Funk-Sensormodul des TE-Power NODE im Sekundenrhythmus, in zwei Millisekunden langen Protokollen, die Temperaturen der heißen und der kalten Seite des Thermogenerators sowie die aktuelle Betriebspannung der Energieversorgung. Ein Software User Interface erlaubt dem Nutzer eine einfache Darstellung der in real-time gemessenen Daten, somit kann der thermische Widerstand, die Qualität des thermischen Pfades und die verfügbare Energie sofort beurteilt werden. Über eine weitere Schnittstelle nach I2C-Standard ist der Anschluss eines zusätzlichen kompatiblen digitalen Sensors möglich.
„Micropelts batterieloser, thermogenerator-gespeister Funksensor zeigt, wie gut unsere Mikrokontroller und Funkchips mit nachhaltigem Energy Harvesting funktionieren und damit ein enormes Anwendungsspektrum für drahtlose Sensoren eröffnen“, sagt Volker Prüller, EMEA Marketing Manager Catalog MCU und Low-Power RF bei Texas Instruments.
Joachim Nurnus ist mit dem Entwicklungsergebnis seines Teams zufrieden: „Unsere Messungen zeigen, dass der TE-Power NODE bereits ab effektiven 3,5 °C Temperaturunterschied am Thermogenerator dauerhaft funktioniert. Dieser Wert ist sogar mit Körperwärme erzielbar.“ Burkhard Habbe, Leiter der Geschäftsentwicklung, ergänzt: „Wir wollen deutlich machen, dass Thermogeneratoren und Harvester für ein breites Anwendungsspektrum der Funksensorik als vollwertige Energiequelle zur Verfügung stehen. Der TE-Power NODE realisiert das „steter Tropfen“-Schema in bester Weise. Selbst wenn er dauerhaft nur einige 100 Mikrowatt liefert, stellt er einer Anwendung in Summe mehr Energie bereit als ein stattlicher Batteriesatz. Für jeden Kunden ist dies jetzt einfach nachvollziehbar.“ Um breitere Anwenderschichten zum Einstieg in die batterielose Energieversorgung zu motivieren, hat Micropelt die Preise für alle seine Eval-Kits deutlich gesenkt. Angebote werden nach Klärung der jeweiligen Aufgabenspezifikation erstellt. Die Massenfertigung wird ab Mitte 2010 beginnen.
Micropelt, Freiburg, www.micropelt.com
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