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Mit Referenz-Designs vom Distributor: Leichter Einstieg in die Energieernte

Wie der Einstieg in das Thema »Energy Harvesting« relativ einfach gelingen kann, zeigen die Distributoren Future, Arrow und Avnet Memec mit entsprechenden Referenz-Designs.

Das Kit »The Drop« von Arrow Bildquelle: © Arrow

Das Kit von Arrow mit dem Namen »The Drop« ist mit Komponenten von Atmel und Linear Technology ausgestattet und besteht aus zwei Energy Harvesting Einheiten: einem Solar Board (SBN) und einem Peltier Board (PBN).

Paul Donaldson, Future Bildquelle: © Future

Paul Donaldson, Future: »Es geht nicht darum, möglichst viel Energie zu erzeugen, sondern unter den vorherrschenden Betriebsbedingungen die erforderliche Strommenge für die jeweilige Anwendung zur Verfügung zu stellen.«

Auch wenn solche Referenz-Designs nicht »Eins zu Eins« in die Entwicklung einfließen, so bieten derartige Design-Hilfen doch ein gutes Grundgerüst, das der Entwickler an die Bedürfnisse seiner Applikation anpassen kann.

So soll das Energy-Harvesting Board aus der Entwicklungsschmiede von Future dem Entwickler von Energy-Harvesting-Applikationen die Komponentenauswahl für sein energieautarkes System erleichtern: Es kann die Energieausbeute unterschiedlicher Harvesting-Quellen evaluieren und visualisiert über eine grafische Benutzeroberfläche die Energiewandlung und Speicherung bis hin zum Verbrauch durch die Applikation. Das Applikations-Design muss die zur Verfügung stehende Energie und die Anforderung an das System in Einklang bringen, und genau an diesem Punkt beginnt die Herausforderung. Denn ein solches energieautarkes System muss neben einem energieeffektiven Betrieb auch eine hohe Lebensdauer und eine kleine Bauform haben und dabei auch noch möglichst günstig sein. »Es geht nicht darum, möglichst viel Energie zu erzeugen, sondern unter den vorherrschenden Betriebsbedingungen die erforderliche Strommenge für die jeweilige Anwendung zur Verfügung zu stellen. Damit hat die Betriebsumgebung die entscheidende Bedeutung bei der Wahl der passenden Energy-Harvesting-Technologie«, erläutert Paul Donaldson, Technical Director von Future Electronics EMEA, den Grundsatz, der auch den Ausschlag für die Entwicklung der eigenen Energy-Harvesting-Plattform gab.

Wie bringt der Entwickler nun die erzeugte Energie mit dem Verbrauch der Applikation in Einklang? Typischerweise sieht die Vorgehensweise am Beispiel eines Photovoltaik-Systems wie folgt aus: Die Lichtverhältnisse werden am geplanten Standort der Anwendung erhoben. Darauf aufbauend definiert der Entwickler die Energieversorgung: Ausbeute, Ladezustand und möglicher Stromverbrauch des Systems. Mit dieser Vorgehensweise die Systemeffizienz zu bestimmen, ist laut Donaldson allerdings sehr komplex: »Umwelteinflüsse, wie sich im 24-Stunden-Verlauf ändernde Licht- oder Temperaturverhältnisse, werden dabei nicht berücksichtigt.« Hier will die Energy-Harvesting-Plattform den Entwicklern auf die Sprünge helfen: Das Applikationsboard deckt das Gesamtsystem von der Energiequelle über die Speicherung bis hin zum Verbraucher in Form eines Applikationsboards lückenlos ab und berücksichtigt dabei auch realistische Anwendungsszenarien: »Der Anwender kann die Spezifikation seiner geplante Harvesting-Anwendung am vorgesehenen Einsatzort detailliert testen und so das ideale Zusammenspiel der Komponenten erproben«, schildert der Future-Experte. Über die statischen Werte in Datenblättern zu einzelnen Komponenten hinaus erfasst die Plattform die genauen Messwerte und bezieht dabei auch die sich verändernden Umweltfaktoren ein: Diese Aufgabe übernimmt das Motherboard, das über auswechselbare Tochterplatinen die Energieausbeute unterschiedlicher Harvesting-Quellen evaluiert.