Entwicklung eines Micro-Source-Energy-Harvesters für Sensorknoten

Einleitung

Ein wieder aufkommendes Thema in dem Bereich drahtloser Sensornetze ist das Energy Harvesting und das s.g. Energy Neutral Sensing. Hierbei wird die für das Sensornetz benötigte Energy aus der Umgebung bezogen, wobei verschiedenste Quellen (je nach Applikation) verwendbar sind.

In dieser Arbeit soll sich insbesondere auf die Micro-Sources konzentriert werden. Konkret sollen Vibrationen, Temperaturgradient aber auch Lebensmittel (Kartoffeln) betrachtet werden. Aus all diesen Quellen lässt sich mit geeigneten Wandlern elektrische Energie ableiten.

Auch wenn die kontinuierliche Energie gering erscheinen mag, so kann die akkumulierte Energie ausreichen, um einen Sensorknoten zuverlässig zu betreiben. Für die Speicherung der Energie werden üblicherweise Kondensatoren (z.B. Super-Caps) verwendet. Bei einigen Harvestern gibt es zusätzlich die Möglichkeit, einen Backup-Batterie zu integrieren.

Aufgabenstellung

In dieser Arbeit soll die Hardware eine Energy-Harvesters entwickelt und evaluiert werden. Hierfür kann auf bereits existierende ICs zurückgegriffen werden. Beispielsweise kann der ADP5090 als Grundlage verwendet werden.

Der Aufbau des Energy-Harvesters sollte möglichst modular gestaltet werden, sodass verschiedene Energie-Quellen genutzt werden können. Als Quellen sind Vibrationen, der Temperaturgradient und Lebensmittel (Kartoffeln) zu betrachten, wobei entsprechende Wandler vorzusehen sind.

Es soll ferner eine Möglichkeit geben, den Harvester zu konfigurieren bzw. den Status auszulesen. Hierfür kann ein kleiner Mikrocontroller verwendet werden, welcher üblicherweise auch auf Sensorknoten zu finden ist. Als Zielplattform ist zunächst der INGA Sensorknoten anzunehmen. Letztendlich soll die Undervolting-fähige Variante des INGA mit dem Energy-Harvester ausgestattet werden, wodurch weitere Forschungen e.g. in dem Bereich Risk-oriented Task Scheduling ermöglicht werden.

Für die Durchführung der Aufgabe sind Kenntnisse in den Bereichen Elektrotechnik, Mikrocontroller, C, Schaltungsdesign (Eagle) von Vorteil.

Links

• Energy from foods
• PotatoNet
• Hinweise zur Durchführung von studentischen Arbeiten am IBR