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TECH-FOCUS
ENERGY HARVESTING
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- ELETTRONICA OGGI 469 - APRILE 2018
ratori Drayson sono riusciti ad addomesti-
carla usando un’antenna multi-banda capace
di captare e assorbire segnali di qualsiasi
forma in tutte le bande della radiofrequenza
e con qualsiasi angolazio-
ne. Nell’energy harvester
Freevolt c’è uno stadio di
rettificazione che trasfor-
ma l’energia raccolta in
tensione continua, ma il
tutto è coperto da brevet-
to e non ci sono ancora
dati tecnici divulgati pub-
blicamente. La tecnologia
è disponibile sotto forma
di soluzioni per l’alimen-
tazione dei piccoli sistemi
elettronici di IoT come, ad
esempio, per il monitoraggio dell’inquinamen-
to nelle metropoli o le applicazioni medicali
indossabili.
Sensori che si auto alimentano
Posital
(POSition digiTAL) è stata creata nel
1997 dal gruppo Fraba, fondato nel 1918 a
Colonia dal pioniere dei relè elettromeccanici
Franz Baumgartner, per dedicarla allo svilup-
po di sensori e attuatori finalizzati all’utilizzo
industriale. Il successo di Posital, tuttavia, cre-
sce dal 2013 grazie allo sviluppo dei disposi-
tivi basati sull’effetto Wiegand. In pratica, è
un effetto magnetico non
lineare che si verifica in
un filo di materiale fer-
romagnetico quando si
trova vicino a conduttori
per la distribuzione dell’e-
nergia elettrica nei quali
scorre corrente alternata
in abbondanza. Le varia-
zioni del campo magneti-
co indotto nell’ambiente
generano nel filo ferroma-
gnetico un’inversione di
polarizzazione che viene
trasformata ai suoi capi in
un impulso di tensione triangolare (che può
essere positivo o negativo) in grado di arriva-
re a decine di Volt e durare decine di micro-
secondi. Pur essendo soggetto a una fastidio-
sa isteresi, gli ingegneri Posital sono riusciti
ad addomesticare il fenomeno in modo tale da
produrre sequenze di impulsi sufficienti per
alimentare dei sensori industriali. Nei sensori
Wiegand Posital la batteria non c’è perché
essi generano da se stessi l’energia necessa-
ria e sufficiente a trasmettere i dati raccolti.
Inoltre, sono robustissimi e installabili negli
ambienti più critici garantendo un’elevata
durata di vita. Questi sensori sono proposti in
diversi modelli a montag-
gio superficiale codificati
UFS/UTS/WFS e produco-
no da 140 a 170 nJoule
di energia con impulsi di
tensione di 6,5 o 7 Volt e
slew-rate di 200 V/ms nel
range termico che va da
-40 a +125 °C.
Buffer di energia
La giovane società austra-
liana
CAP-XX
si è dedi-
cata allo sviluppo dei
supercondensatori prevalentemente realizzati
con fogli di alluminio che avvolgono carbone
nanoporoso, una tecnologia che consente di
immagazzinare grandi quantità di carica elet-
trica con bassa resistenza serie equivalente
(ESR). Piccoli (“S” da 39 x 17 mm, “W” da 28,5
x 17 mm e “A” da 20 x 18 mm) e robusti (con
tolleranza termica che va da -40 a +85 °C)
sono perfetti nel ruolo di contenitori di energia
temporanei o “power buffer” per i dispositivi
IoT alimentati da energy harvester. La densità
di potenza dichiarata è di 158 kW/litro che
corrisponde a una densità di energia di 2,2
Wh/litro e a un’erogazione
di 2,75 V per cella con un
numero illimitato di cicli di
scarica/ricarica. La serie G
è composta da dieci super-
condensatori con capacità
che va da 75 a 1.200 mF,
ESR che scende da 150
a 20 m e corrente RMS
erogabile che va da 4 a 8
A mentre la serie H offre
nove opzioni con capacità
da 120 a 1.200 mF, ESR da
110 a 40 m e corrente
RMS da 3 a 6,5 A. Nelle G e
H lo spessore va da 2 a 3,5 mm ma nella serie
Thinline le dimensioni si riducono ancora con
lo spessore che scende a 0,6 mm nei formati
“A”, “W” e nel formato “Z” da 19 x 17 mm. La
capienza è di 94 kW/litro che corrispondono a
0,7 Wh/litro e ci sono nove modelli con capa-
cità che va da 45 a 300 mF, ESR da 300 a 45
m e corrente RMS da 4 a 7 A. Per tutti questi
supercondensatori il massimo impulso di cor-
rente di picco generabile è di ben 30 A.
Fig.5–IsensoriPositalsfruttanol’effettoWiegand
per catturare dall’energia magnetica ambientale
quanto basta per il loro funzionamento
Fig. 6 – I supercondensatori CAP-XX in alluminio
e carbone nanoporoso da 1.200 mF erogano 2,75
V e fino a 8 A e sono buffer di energia ideali per i
dispositivi IoT alimentati dagli energy harvester