{"id":808,"date":"2018-12-08T17:02:54","date_gmt":"2018-12-08T16:02:54","guid":{"rendered":"http:\/\/ake-metzingen.info\/?p=808"},"modified":"2018-12-08T17:13:30","modified_gmt":"2018-12-08T16:13:30","slug":"ake-sitzung-november-2018","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ake-metzingen.info\/?p=808","title":{"rendered":"AKE Sitzung November 2018"},"content":{"rendered":"
\n
\n\t

Die November-Sitzung des AKE stand unter dem Thema \u201eEnergy-Harvesting \u2013 Bauelemente und Sensorsysteme, die sich selbst mit Strom versorgen\u201c. Prof. Dr.-Ing. Reinhard Riekeles, der zu den Mitgliedern des AKE z\u00e4hlt, machte in seinem Referat die Anwesenden mit einem wichtigen Aspekt vertraut: Stromversorgung und Stromverbrauch der f\u00fcr das IoT (Internet of Things \u2013 Internet der Dinge) grundlegenden Bauteile wie Sensoren und Integrierte Schaltkreise.<\/span>
\nF\u00fcr ein funktionierendes IoT und eine funktionierende drahtlose Kommunikation (Stichwort: Smartphone) sind solche Bauteile in gro\u00dfer Anzahl erforderlich. Zwar ist der Stromverbrauch des einzelnen Bausteins sehr gering, jedoch ergibt sich in der Summe ein beachtlicher Stromverbrauch. Aus diesem Grunde werden heutzutage gro\u00dfe Rechenzentren vor allem dort gebaut, wo eine ausreichende und stabile Energieversorgung ohne lange \u00dcbertragungswege zur Verf\u00fcgung steht und so auch \u00dcbertragungsverluste minimiert werden k\u00f6nnen.<\/span>
\nDie spannende Frage mit Blick auf Bauelemente und Sensorsysteme, die im Mittelpunkte des Vortrags standen, ist deren Versorgung mit Strom. Dies sei an einem Beispiel erl\u00e4utert: Sensoren kontrollieren z. B. den Druck im Autoreifen. Wie k\u00f6nnen sie an diesem Ort mit ausreichend Energie versorgt werden? Die Antwort ist rasch gefunden: Energiequelle kann hier die Bewegungsenergie eines sich drehenden Reifens sein.<\/span>
\nHier kommen nun die diversen M\u00f6glichkeiten der Energieversorgung dieser kleinen Bauteile ins Spiel und die spannende Frage dabei ist, welche Leistungen sind m\u00f6glich. M\u00f6gliche Energiequellen sind: Licht (Photovoltaik) mit einer Effizienz von 10 bis 24 % und einer Ausbeute von 10 \u03bcW bis 10 mW pro cm2; Vibration mit unterschiedlicher Effizienz und einer Ausbeute von 4 \u03bcW bis 100 \u03bcW pro cm2; im Bereich der thermischen Energie betr\u00e4gt die Effizienz zwischen 0,1 und 3 % und die Ausbeute bewegt sich im Bereich von 25 \u03bcW bis 10 mW pro cm2; im Bereich Hochfrequenz betr\u00e4gt die Effizienz etwa 50 % und die Ausbeute liegt bei ca. 0,1 \u03bcW pro cm2.<\/span>
\nDamit eine gesicherte Stromversorgung solcher Bauteile \u00fcberhaupt m\u00f6glich ist, bedarf es eines im Bauteil integrierten Stromspeichers. Mit modernen Energiewandlern und Kondensatoren l\u00e4sst sich dies erreichen, so dass man nicht mehr auf Batterien angewiesen ist, die periodisch ausgewechselt werden m\u00fcssen. Au\u00dferdem besteht die M\u00f6glichkeit, mehrere Bauteile zu einer deutlich leistungsf\u00e4higeren Einheit zusammenzufassen. Um dies erreichen zu k\u00f6nnen, sind hoch pr\u00e4zise Fertigungsmethoden unerl\u00e4sslich \u2013 man denke z. B. an einen Schichtaufbau mehrerer Platinen, die dann durchkontaktiert werden m\u00fcssen. Ein solches Durchkontaktieren ist heute mittels Laser m\u00f6glich.<\/span>
\nBetrachtet man ein Energy-Harvesting-System im Kontext von Sensoren und ihrer Anwendung, dann lassen sich zwei integrierte Baugruppen spezifizieren: das<\/span>
\nWandlersystem f\u00fcr die aus der Umgebung bezogene Energie, samt Energie-Management und Energiespeicher. Die so erzeugte elektrische Energie versorgt die zweite Baugruppe, die der Verarbeitung der vom Sensor gelieferten Daten dient und die so verarbeiteten Daten per Funk an ein Steuerger\u00e4t \u00fcbermittelt, das z. B. der \u00dcberwachung des Reifendrucks dient und dem Fahrer signalisiert, ob alles in Ordnung ist.<\/span>
\nDer haupts\u00e4chliche Einsatz von Energy-Harvesting-Systemen ist im industriellen Bereich oder auch im Kfz zu sehen. Oder anders ausgedr\u00fcckt: \u00dcberall dort, wo es schwierig ist, elektronische Bauteile \u00fcber Leitungen mit Strom zu versorgen bzw. gemessene Daten per Kabel an eine Steuer- und Kontrolleinheit zu \u00fcbermitteln, bieten sich Energy-Harvesting-Systeme an. Ob solche Systeme auch im Haushalt zum Einsatz kommen, wird sich weisen.<\/span>
\nWichtige Informationen zum Thema Energy-Harvesting finden sich in den folgenden Publikationen:<\/span>
\nKlaus Dembowski, Energy Harvesting f\u00fcr die Mikroelektronik (VDE-Verlag, 2011)<\/span>
\nVolker Quaschning, Regenerative Energiesysteme (Hanser Verlag 2013)<\/span>
\nBernd Hoefflinger (Hrsg.), CHIPS 2020, VOL.2 (Springer Verlag 2016)<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die November-Sitzung des AKE stand unter dem Thema \u201eEnergy-Harvesting \u2013 Bauelemente und Sensorsysteme, die sich selbst mit Strom versorgen\u201c. Prof. Dr.-Ing. Reinhard Riekeles, der zu den Mitgliedern des AKE z\u00e4hlt, machte in seinem Referat die Anwesenden mit einem wichtigen Aspekt vertraut: Stromversorgung und Stromverbrauch der f\u00fcr das IoT (Internet of Things \u2013 Internet der Dinge) […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[19],"tags":[],"class_list":["post-808","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ake-sitzungen-2"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ake-metzingen.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/808","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ake-metzingen.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ake-metzingen.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ake-metzingen.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ake-metzingen.info\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=808"}],"version-history":[{"count":9,"href":"https:\/\/ake-metzingen.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/808\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":817,"href":"https:\/\/ake-metzingen.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/808\/revisions\/817"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ake-metzingen.info\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=808"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ake-metzingen.info\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=808"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ake-metzingen.info\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=808"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}