Silicon Labs optimiert die Produktentwicklung für batterieloses IoT mit Energy-Harvesting
Silicon Labs kündigte seine neue xG22E-Familie drahtloser SoCs an, die erste Familie von Silicon Labs, die für batterielose Energy-Harvesting-Anwendungen entwickelt wurde, die einen extrem niedrigen Stromverbrauch erfordern.
Die Serie besteht aus den Modellen BG22E, MG22E und FG22E, wobei „E“ für „Energieeinsparung“ steht. Alle drei SoCs sind die bisher energieeffizientesten von Silicon Labs und ermöglichen den Herstellern von IoT-Geräten, leistungsstarke Bluetooth-Low-Energy- (BLE), 802.15.4-basierte- oder Sub-GHz-Funk-Lösungen für batterieoptimierte und batterielose Systeme zu entwickeln. Diese gewinnen Energie aus externen Quellen in ihrer Umgebung wie Licht im Innen- oder Außenbereich, Funkwellen und kinetische Bewegung.
Um Hersteller beim Aufbau einer kompletten Energy-Harvesting-Lösung zu unterstützen, gibt Silicon Labs auch eine Partnerschaft mit e-peas bekannt, einem PMIC-Anbieter (Power Managed Integrated Circuit), der sich auf diesen Markt spezialisiert hat. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit haben die beiden Unternehmen zwei Energy-Harvesting-Shields für das energieoptimierte xG22E Explorer Kit von Silicon Labs entwickelt. Es ermöglicht Entwicklern, die Peripherie und Debugging-Optionen, die sich am besten für ihre Anwendung eignen, anzupassen und präzise Messungen zu erhalten, um Anwendungen und Geräte mithilfe der Shields einfacher entwickeln zu können.
Die Shields sind auf verschiedene Energiequellen und Energiespeichertechniken abgestimmt und optimiert. Sie sind passgenau für den Einbau in das Explorer Kit. Eines der Shields verwendet den neuesten Dual Harvester AEM13920 von e-peas, der Energie gleichzeitig aus zwei verschiedenen Energiequellen gewinnt, z. B. aus Licht im Innen- oder Außenbereich, Wärmeunterschieden und elektromagnetischen Wellen, ohne dass die Effizienz der Energieumwandlung darunter leidet. Das zweite gemeinsam entwickelte Shield basiert auf dem Shield AEM00300 von e-peas und dient zur Energiegewinnung aus zufälligen gepulsten Energiequellen.
Ross Sabolcik, Senior Vice President der Industrial and Commercial Business Unit bei Silicon Labs, dazu: „Da der Markt für Energy-Harvesting- und Low-Power-Lösungen wächst, werden wir unserer Know-how rund um Funk-MCUs und -Stacks weiter ausbauen, um die Entwicklung batterieloser IoT-Lösungen voranzutreiben. Unsere Bemühungen, die Energieeffizienz in den Vordergrund zu stellen und die Langlebigkeit von Geräten zu erhöhen, unterstreichen unser Engagement, ein nachhaltigeres IoT-Ökosystem zu fördern.“
xG22E für mehr Energieeffizienz im IoT
Die Entwicklung und weite Verbreitung des IoT stellt die Stromversorgung von Geräten mit geringer Komplexität und kleinem Formfaktor vor eine große Herausforderung. Herkömmliche Stromquellen wie Netzstrom oder Batterien werfen Fragen der Skalierbarkeit und Wartung auf. Das Aufkommen des umgebungsbezogenen (Ambient) IoT begegnet dieser Herausforderung, indem es eine Klasse vernetzter Geräte einführt, die in erster Linie durch Energiegewinnung aus Umgebungsquellen wie Funkwellen, Licht, Bewegung und Wärme betrieben werden.
Silicon Labs hat sich zum Ziel gesetzt, einen Chip zu entwickeln, der eine der größten Herausforderungen des Ambient IoT bewältigt: die Schaffung einer Plattform, die ihren Energieverbrauch optimiert und ihre Lebensdauer verlängert.
Die Serie xG22E ist mit mehreren Funktionen ausgestattet, die den Energieverbrauch minimiert und sie zur Plattform der Wahl für Energy Harvesting macht, darunter:
- Schneller, energiesparender Kaltstart für Anwendungen, die aus dem Null-Energie-Zustand hochfahren, um Datenpakete zu übertragen und dann schnell in den Ruhezustand zurückzukehren. Ein xG22E SoC wacht in nur 8 ms auf und verbraucht dabei nur 150 µJ, was etwa 0,003% der Energie entspricht, die für den Betrieb einer 60W-äquivalenten LED-Lampe für 1 s benötigt wird.
- Energiesparender Start aus dem Deep-Sleep-Zustand reduziert den Energieverbrauch beim Wake-up um 78% im Vergleich zu anderen Bausteinen von Silicon Labs.
- Energieeffizienter Übergang in den Energiesparmodus, um sanft in den und aus dem Energiemodus zu wechseln, indem Stromspitzen oder Einschaltvorgänge, die die Energiespeicherkapazität beeinträchtigen, reduziert werden.
- Mehrere Wake-up-Optionen aus dem Deep-Sleep-Modus, z. B. RFSense, GPIO und RTC-Wake-up-Quellen aus dem tiefsten EM4-Sleep-Modus, die ideal für eine längere Speicherung sind.
Energy-Harvesting-Anwendungen für ein nachhaltigeres IoT
Energy Harvesting und Energiespartechniken bieten erhebliche Vorteile, z. B. geringere Energiekosten, Unabhängigkeit von Batterien, einen verringerten CO2-Fußabdruck durch Umstellung der Energieverbrauchsquellen sowie weniger oder gar keine Batterieabfälle. Viele bestehende IoT-Anwendungen lassen sich damit ergänzen. So werden elektronische Regaletiketten bei Einzelhändlern immer beliebter, um eine genauere Preisgestaltung, Bestandsverwaltung und weniger Verluste zu erzielen.
Da jedoch an einem einzigen Standort bis zu Tausende von Etiketten vorhanden sein können, sind dafür viele Batterien nötig. Elektronische Regaletiketten benötigen jedoch weder viel Strom noch eine ständige Datenanbindung – sie eignen sich daher ideal für die Energiegewinnung. Durch Ambient-IoT-Energiequellen können Einzelhändler so unzählige Batterien pro Jahr für ihre Regaletiketten einsparen. Weitere Beispiele aus dem Consumer-Bereich sind Fernbedienungen für Fernseher, die Solarenergie nutzen, sowie tragbare, funkbasierte Licht- oder Geräteschalter.
Silicon Labs bietet Unternehmen, die stromsparende Geräte entwickeln und batterielose Designs anstreben, umfassende Unterstützung, um eine ökologisch nachhaltige Führungsrolle in ihrem jeweiligen Bereich einnehmen zu können.
Weitere Informationen, wie sich mit Silicon Labs batterielose IoT-Geräte entwickeln lassen, unter:
- Die neue Energy-Harvesting-Website von Silicon Labs
- Die neue Silicon Labs Energy Harvesting Seite
- Der Silicon Labs-Blog, um mehr über Energy Harvesting zu erfahren.
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