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3-2014

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Aus Forschung und

Aus Forschung und Technik Neue Hochleistungs-MEMs-Vibrationsenergie- Erntemaschine Ein Team von imec und Panasonic hat eine neue Vibrationsenergie- Erntemaschine - basierend auf einem gewellten SiO2-Si3N4- Elektret entwickelt. Entwurf der neuen Erntemaschine für TPMS-Anwendungen Die MEMS-Einheit hat einen Foot print von nur 1 cm² und wurde für Reifendruck-Überwachungssysteme (TPMS) konzipiert. Sie generiert eine Maximalnetzleistung von 160 µW, wenn sie von einer sinusförmigen Vibration angeregt wird. Bei Lärmvibrationen wie in einem Reifen liegt die generierte Netzleistung zwischen 10 und 50 µW, was ausreicht, um ein einfaches TPMS-Modul zu betreiben. Niedrige Produktionskosten bei hoher Zuverlässigkeit Um die Verkehrssicherheit zu verbessern, ist der Einbau von TPMS für alle Neuwagen in den USA bereits verbindlich, wobei die EU bald folgen soll. Für den Komfort des Nutzers und um Kosten zu sparen, brauchen TPMS eine kompakte und langlebige Stromversorgung, die nicht während der Lebensdauer des Reifens ersetzt werden muss. Da es im Innern eines Reifens zahllose mechanische Vibrationen gibt, ist die Verwendung einer Vibrationsenergie-Erntemaschine eine Lösung, die sich anbietet. Solche Erntemaschinen konvertieren mechanische Umgebungsenergie in brauchbare elektrische Energie. Sie können mit MEMS Herstellungstechniken hergestellt werden und ermöglichen niedrige Produktionskosten und eine hohe Zuverlässigkeit. Die neue Erntemaschine, die imec entwickelt hat, ist eine elektrostatische Erntemaschine. Sie ist mit drei gestapelten und gebondeten Wafern aufgebaut. Der zentrale Chip enthält einen mechanischen Resonator als Prüfmasse sowie in Silizium geätzte Federn, die ihn halten. Die Prüfmasse ist mit einem gewellten Elektret auf ihrer Unterseite versehen. Der untere Chip wird aus Glas gemacht und enthält zwei metallische Elektroden, die an eine Last angeschlossen sind. Der obere Glaschip wird als Abdeckung erwendet um die Einheit zu schützen und Vakuumverkapselung zu ermöglichen. Wenn die Erntemaschine einer externen Vibration ausgesetzt wird, bewegt sich die Prüfmasse relativ zum Gehäuse und gerät eventuell in Resonanz. Als Folge davon induziert das elektrische Feld, das durch die ständigen Ladungen des Elektrets erzeugt wird, Gegenladungen an beiden Elektroden des unteren Chips. Die Größe der Gegenladungen auf jeder Elektrode ist gleich dem Fluss der elektrischen Verschiebung über ihre Oberflächen. Wenn sich die Masse, die das Elektret trägt, bewegt, ändert sich das elektrische Feld entlang der Spaltänderungen ebenso die Gegenladungen die in jeder Elektrode induziert werden. Das führt zu einem elektrischen Strom durch die an beiden Elektroden angeschlossene Last. ■ Imec www.imec.be 5 - ) 6 4 , - 7 6 5 + 0 ) , / > 0 M M M I A = JH @ A 5 - ) 6 4 , - 7 6 5 + 0 ) , / > 0 K I JH" ' # ! ! " A ? A D A E 6 A A B " ' # % " # & % 6 A A B= N " ' # % # - = EE B ( I A = JH @ A 1D H 2 = H J A H B H - 6 9 1+ 7 / > EI " / 0 5 ) 6 - 16 - 7 1 ) 6 1 . - 4 6 1/ 7 / 5 ; 5 6 - - / - 4 6 - 0 . 2 - 6 - 6 hf-praxis 3/2014

Weltweit erster Vektorsignal-Transceiver VSA + VSG + FPGA = RF neu definiert Der Vektorsignal-Transceiver von NI vereint einen VSA und einen VSG mit einem anwenderprogrammierbaren FPGA für die Signalverarbeitung, -steuerung und -regelung in Echtzeit in einem einzigen Gerät – zu einem Bruchteil der Kosten und Größe einer traditionellen Lösung. Diese richtungsweisende Technologie findet sich im NI PXIe-5644R, dem ersten softwaredesignten Messgerät. Mithilfe der Systemdesignsoftware NI LabVIEW kann die Soft- und Firmware verändert und so ein Messgerät erstellt werden, das sich exakt den Anforderungen anpasst. WIRELESS-TECHNOLOGIEN National Instruments unterstützt zahlreiche Wireless-Standards, darunter: 802.11a/b/g/n/ac CDMA2000/EV-DO WCDMA/HSPA/HSPA+ LTE GSM/EDGE Bluetooth >> ni.com/vst/d Halle 4, Stand 426 © 2014 | National Instruments, NI, ni.com und LabVIEW sind Marken der National Instruments Corporation. Andere Produkt- und Firmennamen sind Warenzeichen der jeweiligen Unternehmen.

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel