Enerji üretimi, enerji kaybını en aza indirmek ve atılması gereken batarya sayısını önemli ölçüde azaltmak için büyük bir potansiyele sahiptir. En iyi sonuçları elde etmek için Nowi'nin enerji toplama çiplerini çok çeşitli batarya türlerine karşı test etmesi gerekiyor.
Dünya, Nesnelerin İnterneti'ne (IoT) dayalı teknolojinin daha fazla uygulanması da dahil olmak üzere dijital bir geleceğe doğru ilerliyor. Bununla birlikte, sensör tabanlı sistemler büyük ölçüde batarya kullanımına dayandığı için bunun bir bedeli vardır. E-atık, her yıl yaklaşık 15 milyar birincil bataryanın atılması ile önemli bir sorun haline gelme potansiyeline sahiptir ve bu rakam dünya çapında daha fazla kablosuz sensör takıldığında daha da artacaktır. Neyse ki, Hollanda’nın Delft kentinde bulunan, yarı iletken şirketi olan Nowi gibi, Tektronix ekipmanının yardımıyla bununla mücadele etmek için çığır açan çözümler yaratmaya çalışan şirketler var.
Otonom Güç Kaynakları Oluşturmak İçin Enerji Toplamak
Nowi, enerji toplama güç yönetimi teknolojisinin geliştirilmesinde uzmanlaşmıştır. 9 inovasyon ödülünün sahibi olan şirket, güç kaynaklarının, kablo veya batarya gerektiren düşük güçlü cihazlarla, birçok IoT kurulumu için uygulanması çok pahalı veya imkansız olan seçeneklerle IoT sistemleri için kritik bir sorun oluşturduğunu belirledi.
IoT sektörü ve diğerleri, bataryaları değiştirme veya değiştirme ihtiyacını ortadan kaldıracak, enerjiden bağımsız ürünler geliştirmeyi mümkün kılan çevre dostu bir çözüme ihtiyaç duyuyordu. Çözüm enerji üretimidir çünkü ışık hareketi veya titreşim ile üretilen ortam enerjisinin yakalanmasını ve otonom bir güç kaynağı sağlamak için kullanılmasını sağlar. Nowi, enerji üretiminin, sektörün küresel etkisini azaltarak elektronik için sürdürülebilir bir gelecek sağlamaya yardımcı olabileceğine inanıyor. Enerji üretimi yalnızca atılan bataryaların sayısını azaltarak gezegene yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda uzun ömürlü bataryalar oluşturmak için çıkarılması gereken hammadde miktarını da azaltır.
Nowi ekibi, küçük, kullanımı basit ve yüksek performans seviyeleri sunan düşük güçlü IoT cihazları için enerji toplama PMIC'leri (güç yönetimi entegre devresi) geliştirdi. Nowi PMIC'ler, malzeme listesini (BoM) önemli ölçüde azaltır ve rakiplerinden 30 kat daha küçük bir PCB montaj dizaynına sahiptir. Aynı zamanda çip, üretilen enerji miktarını en üst düzeye çıkararak sürekli olarak çevreye uyum sağlama yeteneğine sahiptir.
Karakteristiklerin Zorluğu
Nowi'nin enerji toplama çipleri, güneş bataryası gibi bir hasat makinesi ile yeniden şarj edilebilir bir batarya arasındaki arayüzdür. Şirketin, çeşitli endüstri sektörleri ve son kullanım alanları için farklı batarya koşulları altında hızlı testler yapabilme, test laboratuvarlarında çok çeşitli bataryalara karşı çiplerini kontrol edebilme yeteneğine sahip olması gerekiyordu.
Nowi'nin Kıdemli Doğrulama Mühendisi ve Uygulama Mühendisliği Müdürü Gerrit de Wagt şu yorumu yaptı: "IC ve bataryayı tam olarak eşleştirmek için her bir bataryanın özelliklerini bilmemiz gerekiyor. Nasıl çalışıyor, ne kadar kaçak var, gerilim kararlılığı nedir, şarjı veya deşarjı ne zaman durdurmanız gerekiyor – tüm bu veriler çok önemli.”
Ancak bu verileri almak için bir bataryanın şarj olmasını beklemek bir gün kadar sürebilir ki bu pek pratik değildir. Nowi ekibi, test kurulumunu düzene sokmak ve verimliliğini artırmak için gerçek bataryaları bir batarya simülatörüyle değiştirmesi gerektiği sonucuna vardı.
Karşılaşılan Zorluklarla Mücadele Etmek İçin Doğru Ortakla İşbirliği
Nowi ekibinin Tektronix'in Keithley 2281S-20-6 hassas DC kaynağı ve batarya simülatörünü seçmesi kolay bir karardı. Ekip, markaya ve güvenilir ismine aşinaydı ve bu nedenle Keithley'in istikrarlı, düşük gürültülü 120 W hassas güç kaynağıyla ilerlemeyi seçti. Bu simülatör, daha önce bir Keithley 2450 (SMU) kullanılarak oluşturulmuş farklı batarya özelliklerini veya modellerini yeniden üretebilir. 2450 modeli, aküleri kontrollü bir şekilde devir (şarj ve deşarj) yaparken gerilim, akım ve direnci ölçen 200V, 1A, 20W'lık bir SMU'dur. Bu ekipman, devre etrafındaki diğer gerilimleri ve akımları izlemek için 4 adet Keithley DMM6500 multimetre ile desteklenmiştir.
Gerrit şunları söyledi: "Çok düşük akımlarla, bataryayı şarj etmek veya boşaltmak uzun zaman alabilir, ancak gerçek bir bataryayı simülatörle değiştirebilmemiz sayesinde, neredeyse boş bir bataryadan dolu bir batarya durumuna kolayca ulaşabilir veya farklı bir batarya türünü simüle edebilir ve bunları birbirleriyle karşılaştırabiliriz. Bir batarya neredeyse boşaldığında, PMIC’ye ve uygulamaya göre farklı özelliklere sahiptir ve artık bunları değerlendirmenin hızlı bir yolunu biliyoruz. Simülatör, süper kapasitörler ve hibrit süper kapasitörler ile arayüz oluşturduğumuzda ve SMU, batarya modelleri oluşturarak parametrelerini simülatörde oynatılabilen bir komut dosyasıyla kaydederek mükemmel bir şekilde eşleştiğinde bize rekabet avantajı sağlar.”
“Kullanım durumunu mümkün olduğunca kontrol etmeniz gerekiyor ve simülatör bunu otomasyon kullanarak yapmanıza izin veriyor. Farklı türleri değiştirerek bataryaları karşılaştırmak çok daha kolay ve hızlıdır. Aynı zamanda simülatör, daha fazlasını yapmanıza ve daha çeşitli bataryaları ve uygulamaları test etmenize olanak tanır. Artık tüm testlerimizi, güç kaynağı, batarya simülatörü, SMU ve DMM'leri içeren, tüm alanı kontrol eden ve ölçüm verilerine hızlı erişim sağlayan KickStart uygulama yazılımı tarafından yönetilen bu tam entegre Tektronix-Keithley ekosistemi ile gerçekleştirebilmemiz harika.”
Gerrit, ekibin geri kalanı gibi, Nowi'nin otonom enerjiye yönelmesinin, normalde atılacak batarya sayısını önemli ölçüde azaltarak çevre üzerinde “muazzam bir etkisi” olacağına inanıyor. Bunun büyük bir bölümünün, şirketin en yeni test ve ölçüm ekipmanlarına erişmesini sağlayan Tektronix ile sağlam ilişkisine bağlı olduğunu söylüyor.
