Energy Harvesting:

Articoli tecnici ed applicazioni sull’Energy Harvesting (dall’inglese “energia recuperata” o “energia racimolata”). Progetti di riferimento ed approfondimenti tecnici sulle tecnologie che permettono appunto l’Energy Harvesting, da sorgenti come le vibrazioni, quindi piezoelettrico, temperatura, movimento e quant’altro in grado di recuperare l’energia dispersa nell’ambiente.

Firmware 144 Speciale Energy Harvesting

È uscito il nuovo numero di Firmware di Aprile! Il focus di questo mese è dedicato al settore dell'Energy Harvesting, di cui ne approfondiremo vari aspetti, come la raccolta dell’energia biomeccanica per dispositivi wearable low-power, la raccolta di energia vibrazionale, Energy Harvesting con nanotecnologie, effetto triboelettrico e molto altro ancora... Buona lettura! La copertina di Firmware n. 144   Il sommario di Firmware n. 144   Moduli Bluetooth low energy NINA-B1 della u-blox La raccolta dell’energia biomeccanica per dispositivi wearable low-power Una efficiente raccolta di energia vibrazionale Scegliere e usare tecnologia GaN per la conversione super-efficiente della potenza Considerazioni di …

La raccolta dell’energia biomeccanica per dispositivi wearable low-power

La raccolta di energia ha attirato l'attenzione verso una tecnologia in grado di sostituire o supportare una batteria in vari dispositivi elettronici wearable/mobile. L'energia biomeccanica è classificata in base al principio fisico della raccolta di energia  cinetica:  piezoelettrica, triboelettrica ed elettromagnetica.  Introduzione I dispositivi wearable che possono essere indossati dagli esseri umani nella vita quotidiana o in ambienti speciali hanno evidenziato un deciso sviluppo trainati dall'ecosistema IoT. Questi dispositivi sono di vario tipo come smart glasses, sensori biometrici e altri. Richiedono potenza che va da diversi mW a diverse decine di watt per il relativo funzionamento. L'uso di dispositivi indossabili che consumano elevate quantità di energia aumentano …

Una efficiente raccolta di energia vibrazionale

L'energia vibrazionale è presente in molte forme nel nostro ambiente quotidiano sotto forma di energia cinetica: dal traffico veicolare alla semplice camminata. Anche se spesso può essere considerata da parte dell'opinione pubblica un disturbo o semplicemente un rumore di fondo, i progettisti riconoscono che questa energia è in grado di alimentare dispositivi ultra low power.  Introduzione L'energia cinetica generata dalle vibrazioni viene convertita in una sorgente elettrica che può essere successivamente immagazzinata e/o utilizzata direttamente come fonte di energia. A seconda della fonte di vibrazione e dell'applicazione prevista, questi potrebbero essere lineari, non lineari e rotazionali. La sfida principale …

Considerazioni di design nella raccolta di energia RF

Nell'aria sono presenti molte fonti di energia, la nostra moderna tecnologia RF trasmette milioni (se non miliardi) di watt nell'atmosfera attraverso vari modi. La raccolta di questa energia potrà essere impiegata per alimentare una moltitudine di sensori wireless e dispositivi di monitoraggio IoT. Introduzione Il concetto di power harvesting o energy harvesting è una tecnica per raccogliere energia dall'ambiente esterno utilizzando diversi metodi tra cui la conversione termoelettrica, l'eccitazione vibrazionale, la conversione dell'energia solare, i gradienti di pressione e i segnali RF. La raccolta di energia wireless RF offre un enorme potenziale per la sostituzione delle batterie o per aumentarne la durata. Attualmente, …

Ottimizzazione dei sistemi di storage per l’energy harvesting

Per anni, i produttori di dispositivi elettronici hanno fatto affidamento su diverse tecnologie per l'immagazzinamento di energia offline: in particolare batterie agli ioni di litio e supercondensatori. Entrambe queste tecnologie promettono marginalmente ulteriori guadagni di efficienza, ma nello stesso tempo sono inadatte per alcune applicazioni. Le batterie a film sottile rappresentano un'ulteriore soluzione che combina alcuni dei vantaggi di entrambe le tecnologie.  Introduzione L'industria elettronica ha fatto un ottimo lavoro nel mantenere un alto tasso di aumento delle capacità con una costante riduzione dei costi. Dalla dimensione del wafer alla densità della memoria passando per la velocità del processore, la capacità dei dispositivi è …

Il kit di sviluppo per l’Energy Harvesting

Il kit di sviluppo "Energy Harvesting Solution To Go" che andremo ad analizzare in questo articolo permette un facile accesso alle tecnologie di energy harvesting, aiutando gli sviluppatori a realizzare circuiti di power management per dispositivi dell'ecosistema IoT.  Il kit include una scheda energy harvesting con vari trasduttori e un Energy Micro Giant Gecko EFM32 Starter Kit. Introduzione Il kit "Solution To Go" fornisce un approccio di design completo che consente agli sviluppatori di aggiungere la raccolta, la gestione e l'immagazzinamento dell'energia per specifiche applicazioni. La scheda di raccolta dell'energia è multi-sorgente (DC2080A) con quattro convertitori di tensione della Linear Technology/Analog Devices ottimizzati per diverse fonti …

Supercondensatori: Energy Harvesting con nanotecnologie

La crescente diffusione dell'IoT e dei dispositivi Wearable ha portato a nuovi apparati alimentati a batteria con la necessità di sfruttare e migliorare le tecniche di power management. L'energy harvesting sta contribuendo con nuove soluzioni sensoristiche e di accumulo per migliorare l'efficienza energetica. In tutto questo, i supercapacitori o supercondensatori si sono diffusi egregiamente nel mercato e dovrebbero raggiungere un valore di oltre 10 miliardi di dollari nei prossimi 5 anni, estendendo, di fatto, il loro raggio di azione. Introduzione La tendenza attuale dei supercapacitori è quella di sostituire le batterie ricaricabili, offrendo un nuovo modo di storage per l'energia basato …

Considerazioni di mercato per il settore dell’energy harvesting

Il mercato globale dell'energy harvesting crescerà ad un CAGR del 22% nel periodo compreso tra il 2017 e il 2024. Le applicazioni relative all'IoT, l'automazione degli edifici e la forte domanda di risparmio energetico saranno le forze trainanti di questo settore. L'automotive sarà un altro mercato cardine, forte anche della consapevolezza di una richiesta di energia pulita nelle automobili. Introduzione I driver importanti che stanno facendo aumentare la crescita nel mercato globale della raccolta di energia sono la crescente domanda di contatori intelligenti e l'aumento delle iniziative ambientali da parte di molti governi. Nel mondo sono previsti circa 800 milioni …

L’effetto triboelettrico per sistemi di energy harvesting

L'effetto triboelettrico è definito come una piccola quantità di elettricità statica generata dal contatto e dal movimento di superfici, utilizzata per generare energia che viene raccolta e immagazzinata per alimentare sensori ed elettronica a bassissima potenza. In questi ultimi anni si sono sviluppati molti modelli e soluzioni circuitali per sfruttarlo alla massima efficienza. Introduzione L'energia è una delle risorse più importanti che detta la qualità della nostra vita. Negli ultimi due decenni, le vaste applicazioni e distribuzioni di elettronica mobile hanno raggiunto ogni angolo della nostra vita. Come previsto da Cisco, entro il 2020 il mondo avrà trilioni di unità IoT distribuite …

Energy Harvesting per i dispositivi Mobile

Dimentichiamoci gli avvisi di scarica e alimentatori con cavi aggrovigliati: in fase di sviluppo e ricerca nuove soluzioni energetiche che potrebbero offrire ai dispositivi mobile opzioni di carica basate sull'energy harvesting. Un futuro decisamente green per la ricarica dei telefoni cellulari sempre più in crescita spinti anche dall'avvento dell'IoT. Il risparmio energetico è una delle maggiori sfide per il settore della tecnologia mobile. Ma la raccolta di energia creata dalle attività quotidiane (e non solo), come il movimento, potrebbe essere la prossima grande svolta per supportare questa sfida. In questo ecosistema tecnologico in continua evoluzione, i dispositivi diventano sempre più intelligenti …

SWIPT – Trasmissione Wireless Simultanea di Energia e Informazione

Un recentissimo settore della ricerca noto come SWIPT (Simultaneous Wireless Information and Power Transfer) si pone oggi la sfida di trasmettere simultaneamente energia ed informazione. Grazie ai recenti sviluppi nella tecnologia del silicio le richieste energetiche, dei semplici dispositivi wireless, si sono significativamente abbassate. Introduzione Con i sensori e i trasmettitori diventati sempre più piccoli e quindi più efficienti energeticamente, si prospettano tempi in cui le onde radio potranno essere usate non solo per trasmettere l'informazione ma anche per alimentare questi dispositivi. La tecnologia SWIPT può risultare in significativi guadagni in termini di efficienza spettrale, ritardi temporali, gestione delle …

Progettare per bassi consumi: quanto sono sufficientemente bassi?

I moderni dispositivi palmari – sia quelli orientati al mercato consumer che quelli industriali – possono includere un telefono cellulare che può anche essere utilizzato come modem, un modulo Wi-Fi, un modulo Bluetooth, un grande display retroilluminato … e l’elenco può continuare. L’architettura del sistema di alimentazione di molti dispositivi palmari può quindi rispecchiare quella di un telefono cellulare. In genere, si impiega una batteria agli ioni di litio da 3,7V come generatore primario di energia grazie alla sua elevata densità di energia gravimetrica (W·h/kg) e volumetrica (W·h/m3). Panoramica sullo stato dell’arte Nel passato, molti dispositivi ad alta potenza …

I nodi sensori wireless per l’IoT possono essere alimentati tramite gradienti di temperatura senza bisogno di batterie

La proliferazione di nodi sensori wireless (WSN, wireless sensor nodes) per attività di misurazione e controllo nell'IoT, unitamente ai progressi della tecnologia dei trasduttori, ha consentito di produrre sistemi completamente autonomi alimentati dall’energia dell’ambiente anziché da una batteria principale o secondaria. Alimentare un nodo sensore wireless da una fonte di energia ambientale ovvero “gratuita” è interessante poiché può completare o eliminare la necessità di batterie o cavi, offrendo un ovvio vantaggio quando la sostituzione o manutenzione della batteria è scomoda, costosa e richiede una notevole manodopera. Panoramica sullo stato dell’arte L’assenza completa di cavi agevola inoltre l’espansione di sistemi …

Come scegliere regolatori POL scalabili e ridurre l’ingombro sulla scheda

L’arte di progettare convertitori CC/CC efficienti e compatti è esercitata da un gruppo scelto di ingegneri che hanno le conoscenze profonde di fisica e matematica necessarie per la progettazione di dispositivi di conversione, unitamente a una lunga esperienza al banco. Introduzione Per progettare con eleganza un convertitore CC/CC occorre conoscere a fondo i diagrammi di Bode, le equazioni di Maxwell e i problemi correlati alla scelta dei poli e degli zero. I progettisti di circuiti integrati spesso evitano di far fronte al temuto problema del calore – un compito che solitamente ricade sull’ingegnere responsabile del package. Il calore costituisce …

EOS-Book @B Speciale ENERGY HARVESTING

E' uscito lo speciale monotematico interamente dedicato all'Energy Harvesting! Più di 100 pagine riguardanti il futuro dell'alimentazione elettrica con tanti approfondimenti sull'uso di fonti energetiche presenti nell'ambiente. L’Energy Harvesting è il futuro dell’alimentazione elettrica sia per dispositivi low-power che high-power. Energia solare, cinetica, termica e tante altre fonti liberamente presenti nell’ambiente possono contribuire al fabbisogno energetico di molti dispositivi elettronici. Il potenziale impatto economico potrebbe ridurre i costi di gestione e rappresentare un fattore positivo per l'ambiente che necessita di numerose attenzioni. Sulla copertina il cambio di simbolo iniziale che precede la numerazione identifica gli EOS-Book extra, riservati agli abbonati. L'e-book …

Energy Harvesting – Intervista a Maurizio Di Paolo Emilio Autore del libro “Microelectronic Circuit Design for Energy Harvesting Systems”

L'energy harvesting è senza dubbio il futuro dell'alimentazione. Con la crescita della microelettronica e l'avvento di nuovi materiali, dovremmo aspettarci nuove soluzioni di raccolta di energia decisamente più efficienti, con l'obiettivo di costituire una fonte di alimentazione sempre più stand-alone. La progettazione di sistemi elettronici che coinvolgono l'energy harvesting deve seguire protocolli di design ben stabiliti: scelta della sorgente e dei relativi sensori, design di circuiti di conditioning, dc-dc e circuiti di accoppiamento. L'autore del libro dal titolo "Microelectronic Circuit Design for Energy Harvesting Systems" ci conduce in questo meraviglioso paesaggio con una interessante intervista dove vengono affrontati diversi …

Un successo di EOS al Campus Party di Milano? No, un super successo

Hanno superato ampiamente le aspettative i risultati positivi di Elettronica Open Source ottenuti al Campus Party di Milano 2017. Un grande staff si è dato da fare distinguendosi per la professionalità in tutte le attività svolte. Talk, promozione della rivista e hackathon hanno riscosso un grandissimo successo. Vediamo come è andata. Non poteva andare meglio. Il bilancio finale si è rivelato più roseo di qualunque previsione. In un unico concetto, il Campus Party 2017 è stato un grande successo per Elettronica Open Source, sotto tutti i punti di vista. Tante sono state le attività svolte durante la manifestazione ed …

I Talk e gli Speakers al Campus di Milano

Il Campus Party che si svolgerà a Milano dal 20 al 23 luglio presso Mi.Co. Milano Congressi farà vivere senza dubbio esperienze indimenticabili a tutti i partecipanti. Non solo le idee si tramuteranno in progetti concreti, grazie all'Hackathon, per il quale saranno messi in palio favolosi premi da parte di aziende e istituzioni. Ma ci sarà anche la possibilità d'ncontrare gli innovatori del momento che, con i loro Talk, erudiranno i presenti con le ultime notizie della ricerca e del mercato tecnologico. Talk davvero interessanti Ce n'è davvero per tutti i gusti. I Talk di elevato livello tecnologico offriranno …

Il talk sull’Energy Harvesting al Campus Party @ Milano

La raccolta dell'energia ha come obiettivo la riconversione delle fonti energetiche liberamente disponibili nell'ambiente in una sorgente elettrica per alimentare qualsiasi dispositivo elettronico. Il potenziale impatto dell'energy harvesting è senza dubbio di notevole rilievo, con la possibilità di ridurre i costi di gestione hardware ma soprattutto di tenere a cuore il nostro ambiente. Il giorno 20 luglio alle ore 20.00 durante il Campus Party @ Milano si terrà un talk dal titolo "Energy Harvesting: raccogliamo energia dall’ambiente" tenuto da Maurizio Di Paolo Emilio. Campus Party è l'evento per eccellenza dell'innovazione dove i partecipanti sono tenuti a presentare le loro …

Un dispositivo Bluetooth Low Energy (BLE) alimentato mediante Indoor Light

L’energia può essere raccolta da molte forme di sorgenti presenti e disponibili nell’ambiente in cui viviamo, sia esterno che interno. Può essere raccolta energia da sorgenti cinetiche o di movimento, termiche, chimiche, elettromagnetiche, solari. Nella maggior parte dei casi queste sorgenti di energia sono disponibili all’esterno, pensiamo ad esempio all’energia solare da cui possiamo trarre energia termica e luminosa, ma come vedremo in questo articolo, è possibile trarre energia dalle sorgenti luminose degli ambienti interni in cui viviamo e lavoriamo. Infatti, per molte ore durante la giornata utilizziamo dispositivi di illuminazione all’interno della nostra abitazione o negli uffici, negozi …

Come prolungare la durata della batteria nei dispositivi indossabili

I dispositivi indossabili (noti anche con il termine di “wearable devices”) presentano per loro stessa natura alcune limitazioni di carattere fisico. Il requisito principale che ogni dispositivo indossabile deve soddisfare è quello di avere dimensioni più ridotte possibili, e allo stesso tempo essere molto leggero. Queste caratteristiche hanno inevitabilmente un impatto significativo sulle dimensioni della batteria, sulla sua capacità, e, di conseguenza, sulla sua durata. Introduzione I primi dispositivi indossabili introdotti sul mercato (come ad esempio i sensori per il fitness), potevano essere efficacemente alimentati tramite delle comuni batterie a bottone agli ioni di litio (Li-Ion). Con l’introduzione di …

Circuiti di conditioning per l’energy harvesting

Negli ultimi anni l'impiego di sensori wireless nell’ambito dell’elettronica wearable si è diffuso rapidamente, grazie soprattutto ad un deciso miglioramento sia in termini di efficienza che di dimensioni fisiche. In questo contesto, la sostituzione o la ricarica delle batterie è un serio ostacolo per un'ampia diffusione di tutta una serie di tecnologie wireless. Inoltre, mentre le dimensioni del circuito elettronico si sono ridotte grazie all'avvento della tecnologia dei circuiti integrati (IC), le batterie sono oggi spesso i dispositivi più ingombranti nei nodi sensori wireless (WSN). Spronati dalla necessità di un minore consumo di energia, soprattutto in applicazioni remote e …

Firmware n. 132 – Speciale Energy Harvesting

È uscito il nuovo numero di Firmware dedicato all'Energy Harvesting! Ecco gli articoli che troverete al suo interno: low power DC-DC per l’energy harvesting; un sistema di energy harvesting che elimina la necessità di batterie in sensori wireless; il testing dei trasduttori con gli oscilloscopi digitali; la ricarica delle batterie e l’arte di arrangiarsi; intervista a Greg Zimmer, Senior Product Marketing Engineer @ Linear Technology sulle nuove soluzioni BMS wireless; nel settore dell’energy harvesting e dell’Internet delle cose si sta raggiungendo “un punto di flesso”; i trasduttori per l’Energy Harvesting; un contatore di energia da 30A degno di nota; …

Low power DC-DC per l’energy harvesting

L'energy harvesting è la cattura e la conversione di piccole quantità di energia disponibili nell'ambiente in energia elettrica utilizzabile. L'energia elettrica è condizionata attraverso una elettronica low power sia per un uso diretto sia accumulata per un uso successivo. Ciò fornisce una fonte alternativa di energia per varie applicazioni, come ad esempio quelle wireless, di telerilevamento, RFID. E anche se l'energia di raccolta è bassa e incapace di alimentare un dispositivo, può ancora essere utilizzata per estendere la durata di una batteria. La raccolta di energia (al seguente link potete consultare la categoria energy harvesting con tanti articoli) fornisce …

Un sistema di energy harvesting che elimina la necessità di batterie in sensori wireless

Recenti progressi nello sviluppo di microcontroller a potenza ultrabassa hanno permesso di realizzare dispositivi che offrono livelli senza precedenti di integrazione rispetto alla potenza necessaria per il funzionamento. Si tratta di sistemi su chip che impiegano schemi avanzati di riduzione della potenza, ad esempio cessando di fornirla per funzioni inattive. Infatti, per il funzionamento di questi dispositivi occorre una potenza così ridotta che molti sensori sono ormai wireless poiché possono essere alimentati agevolmente da batterie. Sfortunatamente, le batterie devono essere sostituite periodicamente, comportando pertanto un programma di manutenzione costoso e scomodo (qui un link per approfondire). Una soluzione più …