ENERGIEERNTE MIT WIEGAND

Das anhaltende Wachstum des Marktes für das Internet der Dinge (IoT) steigert nicht nur die Produktivität und eröffnet neue Geschäftsmodelle, sondern stellt auch neue Anforderungen an die beteiligten Geräte. Diese Anforderungen betreffen Zuverlässigkeit, Präzision, Autonomie und Wartungsfreiheit.

Prominente Teilnehmer des IoT sind allgegenwärtige Sensorgeräte, die nicht auf Kabelverbindungen angewiesen sind und daher an jedem beliebigen Ort platziert werden können. Daher ist die Nutzung der in der Umgebung verfügbaren Energie ("Energy Harvesting") zur Versorgung der Sensorik und der drahtlosen Informationsübertragung von größter Bedeutung.

Es gibt eine Vielzahl von Technologien zur Gewinnung von Umweltenergie, die jeweils unterschiedliche Merkmale aufweisen. Prominente Ansätze für die Energiegewinnung wie Photovoltaik, Thermoelektrik und HF-Harvesting hängen von der Verfügbarkeit der jeweiligen Energieform in der Umwelt ab. Auf Induktion basierende Energy Harvester sind eine etablierte Methode, um kinetische Energie nutzbar zu machen. Ein Nachteil von induktionsbasierten Energy Harvestern ist die geringe Energie, die bei sehr niedrigen Bewegungsgeschwindigkeiten nutzbar gemacht werden kann. Die Energiegewinnung durch den Wiegand-Effekt bietet die Vorteile der induktiven Energiegewinnung, ohne auf mechanische Teile angewiesen zu sein, um das Problem der niedrigen Geschwindigkeiten zu lösen.

Dank seines beeindruckend niedrigen Energiebedarfs, seiner Genauigkeit bei Time-of-Flight-Messungen und seiner Fähigkeit, mit Schmalband-Drahtlostechnologien zu "koexistieren" wird UWB bereits in zahlreichen Anwendungen mit großem Erfolg eingesetzt. Bei UWB wird die Sendeleistung nur durch kurze Impulse anstelle eines ständig betriebenen Frequenzgenerators verbraucht, was es zu einem ausgezeichneten Kandidaten für die drahtlose Übertragungstechnologie macht, die in einem drahtlosen Sensorknoten eingesetzt wird, der durch Energy Harvesting von einem Wiegand-Generator versorgt wird.

Die einzigartigen Eigenschaften des Wiegand-Effekts können genutzt werden, um eine Schaltung zu betreiben, die Datenerfassung, -verarbeitung und drahtlose Übertragung in einem gepulsten "Single-Shot"-Betriebsmodus durchführt. Mögliche Anwendungen eines solchen Systems sind Tür- oder Fensteröffnungssensoren für Smart-Home-Anwendungen oder die Automatisierung der Industrielogistik. Durch die Möglichkeit, andere physikalische Eigenschaften zu erfassen, eignet sich diese Idee auch für die Zustandsüberwachung in der Nähe von beweglichen Teilen (z. B. Pumpen, Windkraftanlagen, Turbinen, Räder, Montagebänder usw.). Dies kann zu einer neuartigen Plug-and-Play-Lösung für Fälle führen, in denen eine Stromversorgung über Kabel, Batterien oder andere Energy-Harvesting-Technologien bisher unmöglich oder nicht kostengünstig war.

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