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Energy Harvesting Technologie

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Energy Harvesting Technologie2021-06-15T08:22:36+00:00

Energy Harvesting kann als „Betrieb ohne Hilfsenergie“ bezeichnet werden, da die Energie aus der Umgebung gewonnen und anschließend umgewandelt wird.

ZF arbeitet nach dem induktiven Prinzip, das heißt, die benötigte Funk Energie wird durch die mechanische Betätigung eines Schaltmechanismus erzeugt. Anstatt Hilfsenergie durch eine integrierte Energiequelle zu erzeugen oder über eine externe Energieversorgung zuzuführen, wird auf das System einwirkende kinetische Energie umgewandelt. Daher ist ein Energy Harvester im Allgemeinen ein Energiewandler.

Die Daten werden dann kabellos per Funk-Technologie übertragen. Die Vorteile des Systems sind vielfältig. Der Schalter kann ohne Kabel überall platziert werden. Über den gesamten Lebenszyklus wird er seine Funktion völlig wartungsfrei und ohne Batteriewechsel erfüllen, was deutlich reduzierten Wartungsaufwand bedeutet. Der Funkschalter wird mit unterschiedlichen Eingangsparametern gespeist und ist in der Lage, auf seine Umgebung zu reagieren.

RF Switch System

Diese Systemdarstellung mit den vier Haupt-Parametern lässt sich in zwei Hauptsysteme unterteilen, die Versorgungsspannung sowie den Verbraucher, welche sich wiederum in fünf Teilsysteme untergliedern lassen.

Overall System RF Switch

Die Betätigungsmechanik führt die Schaltbetätigung durch geeignete Umlenkungen in die für den Energiewandler benötigte Kraft, Weg und Richtung über.

Der Energiewandler besteht aus einem elektromagnetischen Generator, welcher durch schlagartige Verschiebung eines Magneten den magnetischen Fluss in den Spulen ändert und einen elektrischen Impuls beim Betätigen und einen weiteren beim Loslassen des Funkschalters erzeugt.

Mechanische Betatigung

Im Energiemanagement wird die so erzeugte elektrische Energie kurzzeitig gespeichert und durch eine Spannungskonverter-Einheit möglichst verlustarm in eine vorgegebene Versorgungsspannung überführt. Mit dieser Versorgungsspannung wird der Verbraucher, hier eine Funkelektronik, gespeist, die die eingeprägten Funkprotokolle mit den Nutzinformationen über das Antennensystem an einen Empfänger versendet.

Das energieautarke Funkschaltersystem von ZF arbeitet hierfür mit den Frequenzen 868 MHz, 915 MHz und 2,4 GHz. Zur Übermittlung der Schaltinformation werden ein proprietäres und kundenspezifische Protokolle verwendet, aber auch Funk-Standards wie KNX-RF, ZigBee oder Bluetooth Low Energy.

RF Standard Protocols

Die vorgestellte Energy Harvesting Technologie führt zu mehreren Vorteilen und revolutioniert bestehende Systeme in verschiedenen Anwendungsfeldern.

SYSTEMVORTEILE:

Keine Kabel

• Designfreiheit – Flexibilität für unzugängliche Orte
• Stark reduzierter Aufwand – keine aufwändige Kabelverlegung notwendig

Keine Batterien

• Wartungsfrei – kein Batteriewechsel erforderlich
• Keine Batterieentsorgung und Müll – Förderung der Nachhaltigkeit
• Hohe Energieeffizienz – keine zusätzliche Energiequelle notwendig
• Lange mechanische Lebensdauer – bis zu 1.000.000 Schaltspiele

Kompaktes Design

• Kleine Geometrien – fördert den Design-In in Anwendungen mit begrenztem Platzbedarf

Vollständige Systemintegration

• Flexibles „Pairing“ – ermöglicht den Betrieb mehrerer Empfänger mit einem Schalter (und umgekehrt)
• Eindeutige IDs – schließen eine gegenseitige Beeinflussung verschiedener Funkschalter aus und gewährleisten die gezielte Steuerung verschiedener Funktionen
• Netzwerkkompatibilität – Verwendung von Standardprotokollen wie KNX, EnOcean3.0, BLE5.0 oder ZigBee Green Power

Für weitere Informationen zu den Funk-Standards klicken Sie hier