Energy harvesting: il progetto di riferimento da Silicon Labs

Progetto di riferimento Energy harvesting

Quello dell’energy harvesting è un argomento così discusso al momento, che è il caso di iniziare a sviscerarlo. Vediamo ora presentazione che riguarda il progetto di riferimento dell’energy harvesting illustrato da Craig Giglio, Staff Application Engineer dei Silicon Labs. L’energy harvesting (raccolta di energia), come precisa Giglio, è il processo mediante il quale le risorse energetiche esterne (come ad esempio il sole, il vento, il calore o le vibrazioni) vengono trasformate in energia elettrica per alimentare dei circuiti elettronici. Visto che la quantità di energia che si può raccogliere da queste fonti è spesso limitata, diventa fondamentale un progetto che riduca al massimo la dispersione di energia e ne ottimizzi l’immagazzinamento.

I vantaggi dell’energy harvesting

L’energy harvesting è conveniente da utilizzare quando è ovviamente disponibile una (o più) delle fonti esterne indicate prima, quando non è troppo costoso cambiare le batterie o quando è difficile o impossibile utilizzare ricevere alimentazione elettrica da una rete. I vantaggi sono inoltre da non sottovalutare: innanzitutto ora è economicamente efficace ed efficiente, riesce a trasformare abbastanza energia da alimentare un nodo sensore wireless e poi i dispositivi a semiconduttore consumano un quantitativo inferiore di energia.

Energy harvesting: il progetto di riferimento

Facendo una panoramica generale (per tutti i particolari c’è il video con le slide presentate da Craig Giglio),il progetto di riferimento dell’energy harvesting avanzato dai Silicon Labs intende usare l’energia solare per alimentare un nodo sensore wireless. L’input proveniente dall’energia solare può essere bypassato per accettare delle fonti alternative, come appunto il calore, la vibrazione o il vento.

Il progetto di riferimento risulta completo di un design hardware RF, di un software per il networking e di una interfaccia USB. La base è il microcontrollore wireless Si1000 dei Silicon Labs a consumo estremamente basso; con questo scenario è possibile, per i progettisti, implementare delle reti di sensori wireless auto sostenibili e a consumo estremamente basso, sia per la home che per la building automation, per i sistemi di sicurezza, per la applicazioni di controllo industriale, per i dispositivi medici di monitoraggio, per i sistemi di asset tracking (cioè la localizzazione di una risorsa in movimento, come ad esempio i camion, i pullman, ecc.) e per i sistemi di monitoraggio delle infrastrutture e dell’agricoltura.

I componenti

I componenti per il progetto di riferimento dell’energy harvesting sono sostanzialmente pochi, il che riduce nettamente i costi. Analizziamo le varie parti. Il nodo sensore wireless è composto da una cellula solare, una batteria sottile come una pellicola, un microcontrollore wireless Si1012, un’antenna stampata e da un sistema di gestione dell’energia che permette di accettare input alternativi a quello solare, come il calore, il vento e le vibrazioni. La batteria serve ad immagazzinare energia da utilizzare nelle ore di buio. È presente anche un toolstick che permette agli utenti di generare un firmware personalizzato e di operare un ciclo di ricarica rapido tramite USB.

L’adattatore USB wireless include un ricetrasmettitore dei Silicon Labs ed un microcontrollore USB C8051F342 su cui gira un firmware HID e uno stack EZmacPRO. Un GUI gira su un PC per visualizzare i dati di un massimo di quattro nodi sensore. Siccome l’adattatore wireless monta un codice USB HID, non c’è bisogno di istallare driver sul PC. Per vedere il progetto di riferimento dell’energy harvesting completo, guardate il video oppure visitate la pagina www.silabs.com/energy-harvesting.

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