Holst meet en zendt temperatuur geheel met trillingsenergie

Reading time: 1 minute

Author:

Op de International Electronics Device Meeting (IEDM) hebben Imec en Holst Centre een draadloze sensornode getoond die zijn energie geheel uit trillingen van de omgeving haalt. Het systeempje werd ter demonstratie uitgerust met een thermometer, waardoor het elke vijftien seconden de temperatuur kan doorzenden naar een basisstation. De energieoogster is gefabriceerd in standaard CMos en levert een recordoutput van 85 microwatt.

Om de energie uit trillingen te kunnen halen, gebruikt Imec een Mems-systeempje met een silicium massa die is opgehangen aan een balkje van aluminiumnitride, een piëzo-elektrisch materiaal. Een doorbraak volgens het onderzoeksinstituut, omdat AlN beter te bewerken is dan het gebruikelijke lood-zirkonaat-titanaat (PZT). Het kan bijvoorbeeld drie keer sneller worden aangebracht.

Imec en Holst Centre toonden op de IEDM-conferentie een draadloze temperatuursensor die zijn energie geheel haalt uit trillingen. De onderzoekers gebruikten vibraties van 353 Hz en 0,64 g, een realistische benadering van machinetrillingen.

De efficiëntie van de trillingsoogster kon flink worden opgekrikt door het Mems-systeempje in vacuüm te verpakken in plaats van bij atmosferische druk. Dat gebeurt op waferniveau. Glasplaten worden voorzien van een kleefmiddel en tegen de onder- en bovenkant van de wafer geplakt. Pas daarna wordt de wafer gezaagd.

Het systeem kan gevoelig gemaakt worden voor trillingen in het frequentiegebied van 150 tot 1200 Hz door de dimensies van de balk en de massa te veranderen. Toepassingen die daarmee in het verschiet liggen, zijn vooral het gebied van machine- en voertuigmonitoring.