Entwurf und Charakterisierung von selbstadaptiven kinetischen Energy-Harvestern
von Mario MöschFunksensoren beziehen ihre Betriebsenergie im Idealfall aus ihrer unmittelbaren Umgebung durch so genanntes Energy-Harvesting. Hierfür kann etwa die in Vibrationen enthaltene kinetische Energie in elektrische Energie gewandelt („geerntet“) werden. Allerdings sind Vibrationsquellen meist zeitveränderlich. Energy-Harvester müssen sich dann selbsttätig immer wieder neu auf den Momentanzustand der Quelle einstellen. Die vorliegende Arbeit untersucht die Möglichkeiten und Grenzen einer solchen Selbstadaptivität. Die daraus abgeleiteten Entwurfsregeln werden anhand eines vollständig autarken selbstadaptiven kinetischen Energy-Harvesters demonstriert. Er umfasst neben dem eigentlichen Energiewandler auch die Zustandssensorik (Beschleunigungssensor), die Intelligenz (Mikrocontroller) und die für die Selbstadaptivität notwendige Aktorik (Schrittmotor). Es wird gezeigt, dass das System in vielen Szenarien mehr Energie erntet als ein nichtadaptierendes System. Die Arbeit ist damit interessant für alle, die sich mit kinetischen Energy-Harvestern beschäftigen.
