Internet of Things (IoT)

Das Internet of Things (Internet der Dinge, IoT) bezeichnet als Oberbegriff viele miteinander verbundene Konzepte, die folgende Eigenschaften gemeinsam haben: verteilte Intelligenz, eine Vielzahl miteinander verbundener Sensoren/Stellantriebe und dezentrale Steuerung. In der Praxis ermöglicht das IoT, dass bestimmte Bereiche, Umgebungen und Objekte durch die Integration kommunizierender Sensoren intelligent funktionieren. Beispiele sind Büroräume, die sich automatisch an bestimmte Lichtverhältnisse oder die Anwesenheit von Personen anpassen, Maschinen, die ihren Zustand selbst überwachen, oder Häuser, die sich tägliche Abläufe merken, um Energie zu sparen, ohne den Komfort zu beeinträchtigen.

All diese Technologien benötigen Strom: entweder hocheffiziente AC/DC-Netzteile mit geringem Standby-Verbrauch, die in einem intelligenten Büro mit Hunderten vernetzter Sensorknoten und Energy-Harvesting-Lösungen eingesetzt werden, oder kompakte und kostengünstige DC/DC-Leistungsmodule. Nicht jede Stromversorgung ist für Anwendungen im Internet der Dinge geeignet. Sie muss bei niedriger und voller Last hocheffizient arbeiten, schnelle Transienten und dynamische Lastströme bewältigen und gleichzeitig physisch kompakt, zuverlässig sowie wirtschaftlich sein, da sie ebenso allgegenwärtig ist wie die Sensoren, Prozessoren, Funksender und Aktoren, die sie versorgt. Aus diesem Grund hat RECOM die nächste Generation der 3DPP® DC/DC-Leistungsmodule wie RPMx, RPX und RPL entwickelt – flache Miniatur-SMD-Netzteile, die bis zu 17W liefern und auf 1cm² oder weniger Platinenfläche passen – sowie das RxxCTxx, das 5kVAC Isolation in einem 2,6mm hohen Gehäuse bietet.

Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) ist ein Teilbereich des IoT und bezieht sich auf vernetzte Sensoren, Instrumente und andere Geräte, die in industriellen Fertigungs- und Energieumgebungen eingesetzt werden. Der Einsatz von IIoT verspricht eine höhere Prozesseffizienz, Produktivität und Sicherheit und ermöglicht gleichzeitig bessere Entscheidungsprozesse sowie eine vorausschauende Wartung zur Reduzierung von Ausfallzeiten und Betriebskosten.

Die industrielle Umgebung stellt hohe Anforderungen an die Elektronik. Standard-AC/DC- und DC/DC-Wandler von RECOM sind hierfür eine ausgezeichnete Lösung – dank ihrer weiten Temperaturbereiche, hohen Effizienz, robusten Bauweise, langen Garantiezeiten sowie niedrigen Anschaffungs- und Betriebskosten. Viele Standard-AC/DC-Produkte von RECOM sind durch ihre Eingangs-Zulassung nach Over Voltage Category III (OVCIII) besonders für raue Industrieumgebungen geeignet. Zudem sind Varianten mit Nenneingangsspannungen erhältlich, die 277VAC für Leiter-zu-Neutral-Anwendungen in industriellen 480V-Dreiphasensystemen abdecken oder bis zu 480VAC für Leiter-zu-Leiter-Konfigurationen ausgelegt sind.

Wie bei allgemeinen IoT-Anwendungen sind auch im IIoT niedrige Standby-Verluste, umfassende Schutzfunktionen und minimale elektromagnetische Emissionen (EMI) gefordert – alles Eigenschaften, die RECOMs Industrie-Stromversorgungen standardmäßig erfüllen. Viele Produkte verfügen außerdem über Sicherheitszertifizierungen, die sie für den kommerziellen Einsatz qualifizieren, insbesondere gemäß EN60335-1 sowie EN62368-1 und EN61010.

Das IoT ist allgegenwärtig und kompakte AC/DC-Wandler sind erforderlich, um Sensornetzwerke zuverlässig zu versorgen. Die RAC-Serie umfasst kostengünstige, kompakte und effiziente Spannungsversorgungsmodule mit geringem Energieverbrauch, die sich ideal für IoT-Anwendungen eignen. Sie benötigen im Standby nur minimale Leistung und ermöglichen dennoch Spitzenlasten von bis zu 175%. Die Module sind mit allen gängigen Netzspannungen kompatibel und nach internationalen Standards zertifiziert, darunter auch die Haushaltsgerätenorm EN60335-1 (RACxx-GA).

In großen Bürokomplexen in den USA werden Beleuchtungslösungen oft über 277VAC Versorgungsspannung gespeist. Die RAC-SE-Serie bietet einen besonders breiten Eingangsspannungsbereich von 90 bis 305VAC und ist damit ideal für intelligente Beleuchtungs-, Büro- und Gebäudeanwendungen geeignet. Der RAC03-SER lässt sich dank seiner einzigartigen runden Form und einer Bauhöhe von nur 11mm problemlos in einem Standard-Wandkasten oder hinter einer Schalterplatte montieren. Als Spannungsversorgung für weltweite Anwendungen ist die SE-Serie nach IEC, EN und UL Sicherheitsstandards für Industrie- und Haushaltsanwendungen zertifiziert.

Der RAC05-SK/C14 ist genauso einfach zu montieren wie ein Netzfilter, ist jedoch eine vollwertige Stromversorgung. Das kompakte Design verfügt über einen IEC-Netzeingang (auch als Kesselstecker bezeichnet), der eine universelle Eingangsspannung von 85 bis 264V Wechselspannung akzeptiert und sichere, berührbare sowie kurzschlussfeste DC-Ausgänge von 3.3, 5, 12, 15 und 24V Gleichspannung liefert. Das Montageloch hat eine Standardstanzgröße, sodass die Montage des Netzteils schnell und einfach mit nur zwei Fixierungen erfolgt. Die 5W-Leistung reicht problemlos aus, um Single-Board-Computer wie Raspberry Pi, Arduino und BBC Micro:bit sowie IoT-Knoten, Sensoren und Relaisstationen zu versorgen. Typische industrielle Anwendungen sind IoT-Mesh-Netzwerke, 19-Zoll-Rackgeräte, kurze Produktionsläufe oder die Massenproduktion.

Die Industrie 4.0 revolutioniert die intelligente Produktion und bringt innovative Anlagen hervor, die miteinander kommunizieren und dadurch die Produktionskette effizienter gestalten. Mit der zunehmenden Zahl eingesetzter Sensoren, Stellantriebe, Antriebe und Steuerungsknoten wird es entscheidend, dass alle Interaktionen sicher und zuverlässig erfolgen. Deshalb bietet RECOM flache und kostengünstige DC/DC-Wandler sowie Buck- und Boost-Schaltreglermodule speziell für stromsparende Anwendungen an.

Die RPMx-Familie von Leistungsmodulen verwendet das gleiche LGA-Gehäuse mit identischen Abmessungen, um Benutzern eine Auswahl an Leistungsstufen (z. B. höhere Eingangsspannungen oder Ausgangsstromstärken) sowie einen einfachen Upgrade-Pfad innerhalb der jeweiligen Serie zu ermöglichen. Das RPMB ist beispielsweise in Versionen mit 2A oder 3A Ausgangsstrom erhältlich, sodass ein bestehendes Design aktualisiert werden kann, ohne das Platinenlayout ändern zu müssen.

Die RPX-Familie von Leistungsmodulen verwendet ein einheitliches QFN-Gehäuse, das Benutzern die Wahl zwischen maximalen Ausgangsstromstärken von 1A, 1,5A, 2,5A oder 4A bei einem Eingangsspannungsbereich von bis zu 36V ermöglicht. Diese Wandler integrieren FET-Schalter, Leistungsinduktoren und Steuerungen in einem kompakten SMD-Gehäuse mit Abmessungen von 5mm × 3mm × 1,6mm und bieten so eine vollständige Stromversorgungslösung auf kleinstem Raum.

Das RPL-Leistungsmodul bietet eine maximale Ausgangsstromstärke von 3A in einem kompakten LGA10-Gehäuse mit Abmessungen von 3mm × 3mm × 1,45mm. Der Wandler integriert FET-Schalter, Leistungsinduktoren und Steuerungen, um eine vollständige SMD-Stromversorgungslösung für Eingangsspannungen bis 18V bereitzustellen. Der Ausgangsspannungsbereich ist einstellbar von 0,8V bis 5,2V.

Der R05CT05S ist ein isolierter DC/DC-Wandler, der mithilfe von IC-Konstruktionstechniken in ein 16-poliges SOIC-Gehäuse mit Abmessungen von 10,3mm × 10,3mm × 2,65mm integriert wurde. Der kernlose Transformator bietet eine verstärkte Isolation von 5kVAC und einen per Pin wählbaren, geregelten Ausgang mit 5V/100mA oder 3,3V/150mA. Diese spezielle Bauweise ermöglicht einen erweiterten Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +140°C.

Die Wandler der R1SX-Serie sind daumennagelgroße SMD-DC/DC-Wandler, die eine Aufteilung von 3,3V- und 5V-Spannungsversorgungen auf verschiedene Steuerungsfunktionen ermöglichen, sodass systemweite Ausfälle durch lokale Störungen, Kurzschlüsse oder elektrische Interferenzen vermieden werden. Trotz des niedrigen Preises, ihrer geringen Größe und ihres flachen 6mm-Profils bietet die R1SX-Serie voll ausgestattete DC/DC-Wandler mit 3kV-Isolierung für den Leistungsbetrieb bei -40°C bis +100°C und hoher Effizienz. Sie können in vielfältigen Anwendungen wie Längstrennern, Industriesteuerungen und Batteriemanagementsystemen eingesetzt werden.

Der R-78S-Schaltregler wurde speziell für einzelbatterieversorgte IoT-Anwendungen entwickelt. Aufgrund seines breiten Eingangsspannungsbereichs, seiner hohen Effizienz und seines geringen Standby-Verlusts verlängert er nicht nur die Batterielebensdauer, sondern hält bis zum Ende der Batterienutzungsdauer eine stabile Ausgangsspannung von 3,3V aufrecht. Basierend auf dem einfachen Plug-and-Play-Konzept des standardmäßigen R-78-Buck-Reglers kann der R-78S-Boost-Regler bei einer Eingangsspannung von bis zu 0,65V eine stabile Ausgangsspannung von 3,3VDC erzeugen und ermöglicht so die Versorgung von IoT-Knoten, Bluetooth-fähigen Sensoren und LoRaWAN-Funktransmittern im Langwellenbereich.

RECOMs Evaluation Board ermöglicht Ingenieuren, mühelos die Funktionalität des R-78S-Schaltreglers zu testen, der eine AA-Batterie oder externe Versorgungsspannung für IoT-Anwendungen auf 3,3V erhöht. Das Evaluation Board ist mit mehreren Steckbrücken ausgestattet, über die Eingangs- und Ausgangsstrom sowie -spannung gemessen werden können. Dies ermöglicht typische Batterielebensdauerberechnungen, sowohl im aktiven als auch im Standby-Modus.

Das R-REF02-78S ist ein fertiges Design für IoT-Anwendungen. Es erzeugt 3,3V aus einer einzelnen AA-Batterie und kann direkt in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Das Referenzdesign enthält einen AA-Batteriehalter und einen R-78S3.3-0.1 Boost-Wandler. Zwei Jumper-Header, J1 und J2, sind mit der Ausgangsspannung und dem CTRL-Pin des R-78S-Konverters verbunden. Ein Enable-Pin versetzt den R-78S in den Sleep-Modus, in dem er nur 7µA aus der Batterie zieht.