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- ELETTRONICA OGGI 438 - LUGLIO/AGOSTO 2014
DIGITAL
ENERGY HARVESTING
lo piezoelettrico (Fig. 1). Nel momento in cui le
vibrazioni mettono in movimento la membrana,
questa genera una tensione di uscita alternata
che è rettificata, regolata e immagazzinata in un
supercondensatore o una batteria a film sottile.
Radio frequenza – RF
Il principio di funzionamento della tecnologia
RFID prevede il raddrizzamento di un segnale
locale di forte intensità (non l’energia a radio-
frequenza dall’ambiente) destinato direttamen-
te a un sensore. In maniera del tutto analoga il
ricevitore RF P2110 della linea Powerharvester
di Powercast converte i segnali RF a bassa fre-
quenza in una tensione di 5,25V fornendo in
uscita una corrente massima di 50 mA. Se abbi-
nato a una MCU a basso consumo, sensori e un
modulo radio, il ricevitore P2110 permette di realiz-
zare un nodo sensore completo privo di batteria ope-
rante in modalità wireless in grado di funzionare con
un ingresso RF caratterizzato da una potenza di soli
-11.5 dBm (Fig. 2). Tra le applicazioni tipiche di questo
dispositivo si possono annoverare sensori wireless
senza batterie utilizzati per monitoraggio industriale,
automazione degli edifici, agricoltura e difesa. Presso
Mouser sono disponibili kit di sviluppo per la carica
della batterie e sensori wireless.
Le nuove frontiere
Nel chiuso dei laboratori sono in fase di studio inno-
vative tecnologie per l’accumulo e la trasformazione
dell’energia che, nel volgere di pochi anni, potrebbe-
ro rivoluzionare questo settore.
Dispositivi per applicazioni medicali e il fitness
Nel settore dell’accumulo di energia mediante tra-
sduttori piezoelettrici stanno emergendo alcune mo-
dalità di utilizzo particolarmente interessanti. Alcuni
ricercatori che lavorano presso l’Università del Mi-
chigan hanno sviluppato un dispositivo che accumu-
la l’energia prodotto dal riverbero del battito cardiaco
attraverso il torace e la converte in elettricità utile per
far funzionare un pacemaker o in defibrillatore im-
piantato, con l’obiettivo di evitare la periodica sostitu-
zione delle batterie. Sono in corso studi mirati all’ac-
cumulo dell’energia prodotta dal calore corporeo, dal
movimento e dalle vibrazioni al fine di alimentare altri
dispositivi impiantabili.
La radiofrequenza è già utilizzata in via sperimentale
per ricaricare le batterie presenti nei pacemaker e nei
dispositive TENS (Transcutaneous Electrical Nerve
Stimulation – neurostimulazione elettrica transcuta-
nea). Il paziente è seduto su una sedia che contiene
un sorgente RF a bassa frequenza la cui uscita è rice-
vuta, rettificata e immagazzinata dal dispositivo.
Ricercatori del MIT e dell’università di Harvard han-
no messo a punto un chip impiantabile nell’orecchio
interno che deriva la propria alimentazione dall’accu-
mulo dell’energia generata dalle onde sonore. Il chip
in questione è stato progettato per monitorare l’atti-
vità biologica delle orecchie delle persone affette da
disturbi di udito o dell’equilibrio.
Gli appassionati di fitness saranno sicuramente feli-
ci di sapere che possono “rientrare in possesso” di
parte dell’energia spesa in palestra. Tre Università
britanniche hanno deciso di collaborare allo sviluppo
di un dispositivo per l’accumulo di energia piezoelet-
trica da collegare al ginocchio in grado di generare
potenza nel momento in cui la persona che lo indossa
cammina o corre sul tapis roulant. L’Università Tec-
nica di Riga ha ideato un dispositivo di accumulo di
energia meccanica che richiede alcuni magneti cu-
citi nelle maniche e bobine nella tasca di una giacca:
facendo oscillare le braccia accanto alle tasche du-
rante una camminata si genera una corrente che può
essere immagazzinata in una batteria.
Generatore piroelettrico MEMS
Gli Oak Ridge National Laboratories hanno sviluppa-
to un generatore piroelettrico capace di raffreddare
dispositivi elettronici, fotocelle, computer e anche
sistemi di grandi dimensioni che disperdono parec-
chio calore producendo nel contempo elettricità. Il
dispositivo è basato su un condensatore piroelet-
trico MEMS situato all’estremità di un cantilever bi-
Fig. 3 – Struttura di un generatore piroelettricoMEMS (Fonte Oak Ridge National
Laboratories)
