Es wurde ein auf analytischer Modellierung beruhender Systementwurfsansatz für ein MST basiertes piezoelektrischen Versorgungsmoduls zum Betrieb von drahtlosen Sensorkonten beschrieben. Speziell wurde das Beispiel eines energieautarken Reifendruck-Kontrollsystems betrachtet. Die im Beitrag betrachtete Implementierung des Versorgungsmoduls auf der Innenseite der Reifenlauffläche ist ein grundlegender Schritt auf dem Weg zum Konzept des intelligenten Reifens. Für den Entwurf der Systemkomponenten wurden die sich aus diesem Anwendungsumfeld ergebenden speziellen Anforderungen beschrieben und diskutiert. Mit Bezug darauf wurde ein neues mikromechanisches Generatorkonzept vorgestellt, welches geeignet ist, die Anforderungen zu erfüllen. Das innovative Konzept zeichnet sich durch eine extrem geringe seismische Masse im Mikrogrambereich und durch ein nichtresonantes Anregungsschema aus. Es wurden erste realisierte Generatorteststrukturen und Messergebnisse gezeigt. Bezüglich der Schnittstellenschaltung wurden die zwei grundsätzlichen Möglichkeiten eines resitiven oder induktiven Schemas beschrieben. Die Auswirkung einer Entwurfsentscheidung für das jeweilige Schema wurde analysiert und diskutiert. Es wurde ein analytisches Systemmodell entwickelt, welches alle wichtigen Eigenschaften der Komponenten und Betriebsbedingungen berücksichtigt. Basierend auf dem Modell kann beispielsweise eine Generatorgeometrie ermittelt werden, die mit vorgegebenen Anwendungsspezifikationen konsistent ist. Auch der Einfluss des eingesetzten piezoelektrischen Materialsystems auf die Systemparameter kann untersucht werden. Basierend auf der vorgestellten Systemmodellierung und gestützt auf die experimentell nachgewiesene Funktionalität realisierter, neuartiger, mikromechanischer Generatorteststrukturen wird die Machbarkeit eines piezoelektrischen Versorgungsmoduls für ein energieautarkes Reifendruck- Kontrollsystem geschlussfolgert. Ein Generator mit aktiver Fläche von 25 mm2 und einer Dicke von einigen Mikrometern ist geeignet um bei Fahrgeschwindigkeiten ab 15 km/h eine ausreichende Durchschnittsleistung von 3 MikrometerWatt an den Systemverbrauchern zu erzeugen. Das für die realisierten Generatoren verwendete Dünnfilm- PZT ist geeignet um CMOS kompatibel Spannungspegel bereit zu stellen.


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    Titel :

    Systementwurf eines MST basierten piezoelektrischen Versorgungsmoduls für energieautarke Anwendungen


    Weitere Titelangaben:

    System design of a MEMS-based energy harvesting module for power autonomous applications


    Beteiligte:
    Frey, Alexander (Autor:in) / Schreiter, Matthias (Autor:in) / Seidel, Julian (Autor:in) / Li, Xiaoming (Autor:in) / Wagner, Dieter (Autor:in) / Kühne, Ingo (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2010


    Format / Umfang :

    6 Seiten, 10 Bilder, 15 Quellen




    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Datenträger


    Sprache :

    Deutsch




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