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Energy Harvesting für die Mikroelektronik

Energieeffiziente und -autarke Lösungen für drahtlose Sensorsysteme

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.