Einstieg in das Energy Harvesting-Modul

15.10.2021
Schaltkreisplatine mit Energie- und Batterie-Icons
Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung eines erfolgreichen Energy-Harvesting-Systems besteht darin, einfach loszulegen. Zu Beginn gibt es oft zu viele unbekannte Parameter, und die Aufgabe kann schnell überfordern. Welche Energiequelle soll verwendet werden – Photovoltaik, thermoelektrischer Generator, elektrisches Feld, strömungsbasiert oder vibrierend? Wie groß sollte mein Speicherelement sein? Soll ich einen Superkondensator oder eine wiederaufladbare Batterie verwenden? Wie sieht es mit der Energiesicherheit aus – brauche ich eine Pufferbatterie, oder kann ich tagsüber genug Energie gewinnen, um die Nacht durchzustehen? Und das sind nur die externen Aspekte – wie sieht es mit der Optimierung, der Auswahl und dem Lieferkettenmanagement der elektronischen Komponenten im Harvester selbst aus, wie z. B. Induktoren, Widerstände und Kondensatoren, die auf meiner Leiterplatte benötigt werden, um ein voll funktionsfähiges Energy-Harvesting-System aufzubauen?

Inhaltsverzeichnis

Vorgefertigte Module verkürzen die Zeit bis zur Markteinführung

Um diese wichtige Entscheidung zu erleichtern, hat RECOM ein vorgefertigtes und getestetes Energy-Harvesting-Modul und eine Evaluierungsplatine entwickelt, die auf dem Harvester-IC AEM10941 basiert.
Anwendungsschaltkreis für das Energy Harvesting Modul
Das Modul REH-3.31.8 ist ein komplettes Energy-Harvesting-Netzteil, das nur noch eine Energiequelle und ein Speicherelement benötigt. Dadurch gewinnt der Entwickler wertvolle Zeit für relevantere Entscheidungen. Dazu gehören die Wahl der optimalen Solarzelle für die Lichtverhältnisse, die Feinabstimmung der Resonanzfrequenz des Schwingungsgenerators oder das Anpassen der Größe des Superkondensators oder der Li-Ionen-Batterie, die für eine zuverlässige Stromversorgung rund um die Uhr erforderlich ist.

Um diesen Prozess noch einfacher zu gestalten, stellt RECOM auch die Evaluierungsplatine REH-3.31.8-EVM-1 mit Push-in-Drahtanschlüssen für die Energiequelle, das Speicherelement und die Ausgangsspannungen 3,3 V und 1,8 V her. Die Evaluierungsplatine enthält auch Pads für einen CR2032-Batteriehalter, falls eine On-Board-Backup-Primärzellenbatterie benötigt wird. Mit dem REH-3.31.8-EVM-1 ist es möglich, alle Funktionen des REH-3.31.8-Moduls zu konfigurieren, wie z. B. die Auswahl des Typs des Speicherelements (wiederaufladbare Batterie oder Superkondensator), die Einstellung der Schwellenspannung für die Umschaltung der Pufferbatterie und die unabhängige Aktivierung eines oder beider Ausgänge. Alle Eingangs- und Ausgangssignale des Moduls sind für Prüfspitzen leicht zugänglich.

5 Vorteile der Verwendung des RECOM-Moduls

Sofort einsatzbereit

Das REH-3.31.8 ist ein vorgeprüftes 12,2 mm x 12,2 mm x 3,75 mm großes SMD-Modul mit Lötpads auf der Unterseite und einem Metallgehäuse. Außer der Quelle und dem Speicherelement werden keine weiteren externen Komponenten benötigt, um einen voll funktionsfähigen Energy Harvester zu bauen.

Einfache Montage

Die LGA-Pads (Large Grid Array) ermöglichen ein einfaches, zuverlässiges Löten auf eine kostengünstige Hauptplatine, die ein- oder doppelseitig sein kann. Das Metallgehäuse erleichtert die Handhabung und den Einsatz der Bestückungsmaschine – und reduziert die Stückliste auf ein einziges Bauteil.

Schnelle Markteinführung

Bringen Sie Ihr Energy-Harvesting-Design vom ersten Tag an zum Laufen. Vom Prototyping bis zur Massenproduktion – unser europäisches Vertriebszentrum und die Expresslieferung ermöglichen eine schnelle Skalierung der Produktion.

Einfaches Experimentieren

Die REH-3.31.8-EVM-1-Evaluierungsplatine ermöglicht das Experimentieren mit verschiedenen Energiequellen oder Speicherelementherstellern, um die optimalen, auf die individuellen Bedürfnisse Ihrer Anwendung abgestimmten Komponenten auszuwählen.

Einfache Aufrüstung

Wenn Sie sich später für eine Aufrüstung entscheiden, um die Menge der geernteten Energie zu erhöhen, können Sie dank der Steckverbindungen in Sekundenschnelle auf einen leistungsfähigeren Energy Harvester oder ein größeres Speicherelement umsteigen. Sobald alles korrekt funktioniert, kann die Produktion mit der neuen Konfiguration fortgesetzt werden, ohne dass sich die Betriebsspezifikationen ändern.

Technische Daten des REH3.31.8 und REH-3.31.8-EVM-1

Energie-Harvesting-Modul: RECOMs REH-Serie
Das REH-3.31.8 ist ein Energy-Harvesting-Modul mit zwei Ausgängen, das in erster Linie für Photovoltaik (PV)-Zellen entwickelt wurde, aber auch mit anderen Niederspannungs-Gleichstromversorgungen von 50mV oder mehr betrieben werden kann. Dieses einzigartige und kompakte (12,19 x 12,19mm) Modul enthält alle Schaltungen, einschließlich einer Maximum-Power-Point-Tracking-Funktion (MPP) für die PV-Zelle, die für den Betrieb eines Energy-Harvesting-Systems erforderlich ist.

Der Benutzer muss lediglich das Speicherelement (eine wiederaufladbare Batterie oder einen Superkondensator) hinzufügen und die Stromquelle anschließen – schon ist das System betriebsbereit. Zwei kurzschlussfeste, spannungsgeregelte Ausgänge (1,8V@20mA und 3,3V@80mA) können einzeln aktiviert/deaktiviert werden. Ein Signal zur bevorstehenden Abschaltung warnt die Anwendung, dass nicht genügend Energie zur Aufrechterhaltung der Ausgangsspannung gewonnen wird und das Modul kurz vor der Abschaltung steht.

Schaltplan und Produktspezifikationstabelle

Die REH-3.31.8-EVM-1 ermöglicht eine schnelle und einfache Evaluierung des REH-3.31.8 Moduls. Sie enthält alle notwendigen, einfach steckbaren Anschlüsse für die Energiequelle, das Energiespeicherelement, die beiden Ausgangsspannungen und eine externe Backup-Batterie. Auf der Platine befinden sich Pads für einen platzsparenden CR2032-Batteriehalter, der bei Bedarf als On-Board-Backup-Batterie dient.

Wenn eine Primärzellen-Backup-Batterie (1,5 V bis 3 V) vorhanden ist, schaltet das REH-Modul automatisch auf die Backup-Versorgung um, wenn der Energiegewinnungseingang keine ununterbrochene Leistung erbringt.

Layout der Schaltkreisplatine für Energy Harvesting
Anwendungen
  Serie
1 DC/DC, Dual Output, SMD (pinless) REH Series
  • Highly efficient energy harvester module
  • Two SCP regulated outputs with enables
  • Minimal number of external components
  • Backup battery input
2 DC/DC, Dual Output REH-3.31.8-EVM-1 Series
  • Evaluation platform for REH-3.31.8 energy harvester module
  • Supports rechargeable Li-Ion battery or supercapacitor as energy storage
  • Backup coin cell battery holder footprint and input for uninterruptable operation
  • Easy setup and evaluation