Vorläufiges Datenblatt eines Energy-Harvesting-Sensors hier als Beispiel ein Thermogenerator (TG)
Der Thermogenerator besteht aus einem kleinen CMOS (Complementar Metalloxide Semiconductor)
Silizium Chip von ca. 3,8 x 3,8 mm² Fläche. Er arbeitet unabhängig von Licht und Bewegung. Mit einer
am Chip anliegender Temperaturdifferenz wandelt der TG, diese in Energie um. Die Temperaturdifferenz
kann durch die Applikation gegeben sein, oder sie wird für bestimmte Anwendungen induziert.
Der Wärmetransfer durch den TG wird gerätespezifisch ausgeführt, davon ist die Aufbau- und Verbindungstechnik
(AVT) des TG-Sensor-Moduls abhängig. Es werden sich verschiedene TG-Ausführungen
in Abhängigkeit der Applikation ergeben und diese werden durch die AVT mit Kühl- und Wärmemodul
unterscheiden.
Eine Standardausführung für gewisse Anwendungen des TG-Sensor-Moduls wird die Knopfzellenausführung
sein. Hierbei wird die gesamte TG-Technik in ein Batterie-Knopfzellengehäuse integriert, wobei
die „+“ und „-„ Gehäuseteile die Funktion der Spannungsanschlüsse (Vcc, GND) und der Wärmeübertragung
Technische Daten:
Vier Beispiele unterschiedlicher Temperaturdifferenzen zeigen die zu erwartende Energie vom TG auf:
Temperaturdifferenz am TG Abgebender Strom Abgebende Energie
1 K (Kelvin) 4 EA 2,0 µW
3 K (Kelvin) 12 EA 18,0 µW
8 K (Kelvin) 32 EA 128,0 µW
32 K (Kelvin) 128 EA 2,0 mW
150K (Appl. Z.B.: Kfz-Motor, Auspuff, Katalysator) 45,0 mW
Höhere Spannungs-, Stromwerte erreichbar durch
Innenwiderstand Ri 120 kOhm, auch 60 und 30 kOhm im Chip möglich
Lastwiderstand RL 120 kOhm, angenommen für obige Werte
Niedrigere Innenwiderstände sind durch Parallelschaltung der TG möglich!
Erzeugt der TG mehr Energie, als das Gerät benötigt, kann diese Energie in einem Akku, Goldcape oder Kondensator
zwischengespeichert werden. Dies wird dann benötigt, wenn zeitweise die erzeugte Energie bei entsprechender
Temperaturdifferenz, für die Versorgung des Gerätes nicht immer ausreichend ist oder der TG in
Kombination mit einem Funksender zur Datenübertragung eingesetzt werden soll. So kann die überschüssige
Energie zwischengespeichert werden, um kurzfristig einen höheren Strom zur Verfügung stellen zu können oder
zeitliche Bereiche mit niedrigerer Temperaturdifferenz zu überbrücken.
Technische Änderungen vorbehalten.
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