Skördar energi med asic

Inget annat företag i världen har samma erfarenhet av att utveckla trådlösa sensorsystem som skördar sin egen energi och klarar sig utan batteri som tyska Enocean. Men av energiskäl har företaget tvingats utveckla en egen asic och ett eget på protokoll.

Enocean startade för nio år sedan, som en avknoppning från Siemens. Redan då var företaget inne på att utveckla energieffektiva sensorsystem och idag är Enocean ensamt om att ha skapat en generell plattform som kommunicerar trådlöst och som även kan kopplas till olika typer energiskördande sensorer.

– Vi har ett ganska rejält försprång, säger Frank Schmidt, teknikchef på Enocean och en av grundarna.

Han menar att det är lönlöst att enbart sälja sensorer som skördar energi. Ingen kan använda sådana eftersom det är mycket svårt att kombinera en enhet för energy harvesting med övrig elektronik och programvara.

– Idag går det inte att köpa komponenter som fungerar att använda i system som skördar energi. Diskreta kretsar är bra nog om man konstruerar intelligent, men alla byggblock måste optimeras mot varandra för att slutresultatet ska bli bra.

Frank Schmidt anser att solenergi, mekanisk och termisk energi är vinnare i fallande ordning när han rangordnar energikällor utifrån tillgänglig energimängd till ett billigt pris samt tillförlitlighet.

Energikällor som vibration och radio-vågor är han mer skeptisk till. Energin finns inte tillgänglig i tillräcklig utsträckning helt enkelt och det är svårt att konstrueraeffektiva skördare, menar han.

När det gäller mekanisk energi är det viktigt att skilja på energikällan och principen att konvertera rörelse till elektrisk energi. Idag är det mycket populärt – speciellt i forskningssammanhang – att använda piezoelektrisk effekt. Frank Schmidt är dock skeptisk till tekniken. Enocean tog fram en produkt baserad på piezoelektrisk effekt för åtta år sedan men anser numera att tekniken har nackdelar vad gäller tillförlitlighet, kostnad och verkningsgrad. Istället hävdar Frank Schmidt att den elektromagnetiska principen är bättre i alla avseenden.

Samtidigt flaggar han för att den piezoelektriska tekniken kommer att muta in vissa nischer. I exempelvis system som mäter lufttrycket i fordonsdäck passar det betydligt bättre att använda piezoelektriska sensorer än elektromagnetiska, betonar Frank Schmidt.

För Enocean har lösningen varit att skapa en plattform, kallad Dolphin. Den första generationen var uppbyggd av diskreta kretsar, men tidigare i år släppte företaget en ny generation där hjärtat är en egenutvecklad asic som innehåller allt som behövs för att skörda energi från en sensor. Ombord finns radio, funktioner för energiskördning, processor, minne och gränssnitt.

Asicen är mycket generell och kan användas inom allt från byggautomation till industritillämpningar och för utomhusbruk. Till plattformen går det att koppla solceller och sensorer som skördar energi mekaniskt eller termiskt.

– Vi har blivit mer flexibla med asicen och vi har introducerat ett eget operativsystem som gör det lätt att programmera asicen.

Företaget har också tvingats utveckla sitt eget radioprotokoll. Det har skett inom Enocean Alliance – ett konsortium av företag som i första hand jobbat för att skapa ett standardiserat radioprotokoll och standardiserade sensorprofiler.

– Vi hade inte tänkt utveckla ett eget radioprotokoll men insåg snart att det inte finns några som är optimerade för så här energisnåla system. Vårt protokoll är tio till hundra gånger energisnålare än exempelvis ett Zigbee-protokoll.

Enocean Alliance startade för två år sedan. Idag ingår över 150 företag, varav mer än hundra har lanserat en eller flera egna produkter som är baserade på Enoceans teknik.