Los recolectores de energía de vibración Piezo-MEMS de MicroGen permiten la tecnología lineal Red de sensores inalámbricos IP SmartMesh

Sistemas MicroGen, Inc. anunció hoy que las celdas de energía BOLT de recolección de energía de vibración (consulte la Figura 1) habilitaron una red de sensores inalámbricos (WSN) en vivo utilizando Dust Networks LTC5800-IPM SmartMesh IP mote-on-chip en la exhibición Sensors Expo and Conference en Rosemont, IL el 5 y 6 de junio de 2013. El punto lineal fue impulsado por la tecnología de cosechador de energía vibratoria o microgenerador de energía (MPG) piezoeléctricos Micro Electro Mechanical Systems (piezo-MEMS) de MicroGen.

Generador de CA de micropotencia basado en piezoMEMS de MicroGens, celdas de energía (factor de forma de batería de 9 voltios) con salida de CC de 3,3 voltios y celdas de energía enchufables que usan un ultracondensador o una batería recargable (baterías de estado sólido o de iones de litio disponibles) para obtener energía adicional capacidad de almacenamiento

El WSN lineal constaba de cuatro (4) motas, y se utilizó su software WSN para una comunicación eficiente con administración de energía. Las motas autoalimentadas fueron activadas por sacudidores electrónicos ajustados a niveles de vibraciones industriales típicos de 120 Hz y un nivel G de aceleración de 0,2 g (g = 9,8 m/s²). MicroGen colocó motas de vibración en el stand de Linear y en el stand de X-FAB MEMS Foundry. Estos motes estaban del orden de 20 a 30 metros del stand de MicroGen. Esta fue la primera WSN completamente impulsada por recolección de energía MEMS completada por una empresa comercial.

Inside MicroGen's BOLT Power Cell es un pequeño chip semiconductor MEMS fabricado con técnicas similares a las de la industria de chips de computadora. Este chip es de ~1,0 cm² piezo-MEMS MPG que contiene un micro-voladizo cargado de masa final que contiene una película delgada piezoeléctrica. A medida que el voladizo del MPG se dobla hacia arriba y hacia abajo debido a la fuerza vibratoria externa, produce electricidad de corriente alterna (CA). En resonancia, la potencia de salida de CA se maximiza, donde es ~100 microvatios a 120 Hz y = 0,1 g, y ~900 microvatios a 600 Hz y = 0,5 g.

La electricidad de CA se convierte de manera eficiente en corriente continua (CC) utilizando el convertidor de CA a CC de recolección de energía piezoeléctrica LTC3588-1 de Linear Technology. Después de que la energía se elimina, se almacena temporalmente en un condensador de 300 microfaradios. La salida de la celda de energía oscila entre 25 y 500 microvatios a 3,3 voltios de CC, según la configuración y la frecuencia. BOLT Power Cell está diseñado para habilitar un sensor remoto inalámbrico de muchos fabricantes diferentes.

La conclusión es que BOLT Power Cell es simplemente una unidad de reemplazo de batería que utiliza energía vibratoria en lugar de energía química producida por materiales nocivos para el medio ambiente. La intención es eliminar o extender la vida útil de las celdas primarias o las baterías recargables en las aplicaciones industriales y de construcción de WSN, donde la mano de obra para cambiar las baterías con frecuencia tiene un costo prohibitivo para instalar una WSN. Las celdas de potencia se ofrecerán con armónicos de 50/60 Hz entre 100 y 1500 Hz. Los MPG y las celdas de energía de MicroGen son muy sensibles a niveles bajos de G. A niveles de G < 0,1 - 0,5 g (depende de la frecuencia) a una frecuencia de firma industrial específica, entonces la celda de energía habilitará el mote WS conectado.

Joy Weiss, presidenta del grupo de productos Dust Networks en Linear Technology, declaró: "Me complace ver el progreso que MicroGen está aportando a la recolección de energía para permitir sensores inalámbricos SmartMesh autoalimentados".

El director del Boston Design Center de Linear Technology, Sam Nork, agregó: "La demostración de MicroGen de su chip de recolección piezoeléctrica integrado con el chip de conversión piezoeléctrica LTC3588 de Linear Technology es una combinación perfecta para producir electricidad de CC de manera eficiente para aplicaciones WSN".

El director ejecutivo de MicroGen, Robert Andosca, declaró: “Estamos muy contentos de haber podido mostrar una solución de recolección de energía de bajo costo para habilitar los puntos inalámbricos SmartMesh de Linear Technology. Nuestro objetivo es proporcionar recolectores MEMS piezoeléctricos en un factor de forma que puedan ser utilizados por todos los productos de sensores inalámbricos actualmente en el mercado. Nuestra BOLT Power Cell es el primer ejemplo de cómo hacerlo con un componente generador comercial de recolección de energía basado en MEMS”. MicroGen presentó su línea de productos BOLT en Sensors Expo este mes. MicroGen planea anunciar la disponibilidad de sus productos a fines del verano de 2013. Inicialmente, MicroGen ofrecerá MPG y BOLT Power Cells en frecuencias de 100, 120 y 600 Hz. Para almacenamiento de energía adicional, las celdas de energía BOLT enchufables estarán disponibles con (a) un ultracondensador Panasonic de 22 miliFaradios, (b) una batería de estado sólido de Cymbet Corporation de 50 microAmp-hr y (c) una celda tipo moneda recargable Panasonic de 7,0 miliAmp-hr . Consulte la página web de productos BOLT, que contiene enlaces a todas las hojas de datos de productos MicroGen.