Drei IMMS-Vorträge beim 57. Internationalen Wissenschaftlichen Kolloquium (IWK) an der TU Ilmenau

Wolfram Kattanek

Energieeffizienzaspekte eingebetteter IKT-Komponenten

57. IWK, 4.9.2012, 14.00 – 14.30, IKT-Session

Wie lässt sich mit eingebetteten IKT-Komponenten der Energieverbrauch von Gebäuden senken? Dieser beträgt 40 % des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland. Eingebettete Systeme sind die Grundlage für zahlreiche Anwendungen von der Gebäudeautomation über altersgerechte Assistenzsysteme bis hin zum Smart Metering. Der Beitrag gibt einen Überblick zu grundsätzlichen Design- und Implementierungs-Aspekten und zeigt Optimierungspotenziale auf verschiedenen Ebenen der Hard- und Software eingebetteter Systeme. Exemplarisch wird dabei auf die Geräteklassen Ultra Low Power Sensor Network Devices, High-Performance High-Consuming Devices und Smart Gateway Devices eingegangen und deren Anwendungsmöglichkeiten diskutiert. Darüber hinaus werden Auswirkungen aktueller technologischer Entwicklungen auf die Energieeffizienz zukünftiger eingebetteter IKT-Systeme betrachtet.

Um Produktionsprozesse, Transportmittel und Gebäude energie- und ressourceneffizienter zu regeln,  müssen Prozessparameter und Einflussgrößen oft und an zahlreichen Stellen mit Sensoren erfasst werden. Hierfür werden multimodale Smart-Sensoren eingesetzt. Diese müssen in sehr großer Zahl und räumlich dicht in der Prozesskette bzw. der Betriebsstätte angeordnet und miteinander vernetzt werden. Hierfür werden zunehmend drahtlose Sensornetzwerke eingesetzt. Diese sind einfacher zu installieren und flexibler als drahtgebundene Lösungen. Eine Herausforderung ist die Energieversorgung der Sensorknoten. Um diese in schwer zugänglichen oder kostensensitiven Applikationen energieautark betreiben zu können, werden Energy-Harvesting-Lösungen verwendet. Zwei IMMS-Beiträge beschäftigen sich mit zwei sich daraus ergebenden Herausforderungen. Ein Vortrag beleuchtet die Energiegewinnung aus niederfrequenten Bewegungen aus der Umgebung, ein weiterer stellt effiziente Schaltungstechnik vor.

Eckhard Hennig

Low-Power-Schaltungstechnik für energieeffiziente Sensorik

57. IWK 2012, 04.09.2012, 17:30-18.00, IKT-Session

Eine Voraussetzung für die autarke Versorgung drahtloser Sensorknoten ist, dass die in den Knoten verbauten elektronischen Schaltungen sehr energieeffizient arbeiten. Um dies zu erreichen, müssen zum einen besonders verlustleistungsarme Schaltungsstrukturen verwendet werden, zum anderen gilt es, die internen Arbeitsabläufe und Interaktionen der elektronischen Komponenten so aufeinander abzustimmen, dass eine gewünschte Systemfunktion mit minimalem Gesamt-Energieaufwand und möglichst konstantem Leistungsprofil ausgeführt werden kann. Der Vortrag gibt einen Überblick über die Anforderungen an die Schaltungstechnik für energieautarke integrierte Sensor-Frontends. Er zeigt Ansätze zur deren Realisierung und energetischer Optimierung mit Hilfe von Low-Power-Mixed-Signal-CMOS-Schaltungstechnik und modellbasierten System-Entwurfsverfahren auf.

Bianca Leistritz, Stefan Hampl, Eckhard Hennig

Energiegewinnung aus niederfrequenten Bewegungen im einstelligen Hz-Bereich

57. IWK, 04.09.2012, 17.00 – 17.30, Mikro-Nano-Session

Für den energieautarken Betrieb drahtloser, multimodaler Smart-Sensor-Netzwerke stellt der Beitrag Anwendungsszenarien vor, bei denen niederfrequente Bewegungen im einstelligen Hz-Bereich auftreten, wie z.B. bei Brücken- und Windradüberwachungen oder bei Systemen im Automotive-Bereich. Infolge der niedrigen Frequenzen sind hier auch die gewonnenen Leistungen gering. Die Referenten zeigen Prinzipien auf, die für die Generierung von elektrischen Ausgangsleistungen bis in den μW-Bereich hinein optimiert sind und die Leistungsdichte maximieren, schätzen die Leistungen in verschiedenen Anwendungen ein und stellen Ansätze zu mikrosystemtechnischen Aufbauvarianten vor. Die beiden im IMMS-Projekt GreenSense entstandenen Arbeiten werden vom Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Technologie aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds (ESF) unter dem Förderkennzeichen 2011 FGR 0121 gefördert.

Weitere Informationen zum IWK finden Sie unter http://www.tu-ilmenau.de/iwk/