Posital

Aus zwei mach eins

25. März 2020, 7:50 Uhr | Inka Krischke

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Energy Harvesting und Wiegand-Effekt - was ist das eigentlich?

Beim Energy Harvesting ernten Komponenten den Strom, den sie benötigen, direkt aus ihrer Umgebung. Das Resultat sind energieautarke Bauteile – ohne Batterien und wartungsfrei. Deutlich an Schwung gewonnen hat die Thematik durch die IIoT- beziehungsweise Industrie-4.0-Szenarien, bei denen es um gigantische Netzwerke von möglichst energieautarken Sensoren und Aktoren geht.

Jörg Paulus  ist General Manager Sales Europe bei Posital in Köln.
Jörg Paulus ist General Manager Sales Europe bei Posital in Köln.
© Posital

Während Piezosysteme, thermische und kinetische Prozesse schon länger den Takt beim Energy Harvesting vorgeben, gilt der nach dem US-Erfinder John Wiegand benannte Wiegand-Effekt noch eher als Geheimtipp. Kern des Wiegand-Systems, das bereits 1972 patentiert wurde, ist ein speziell konditionierter Draht aus Vicalloy. Am Ende eines komplexen Fertigungsprozesses mit Kaltumformung und Tempern verfügt er über einen weichmagnetischen Kern und einen hartmagnetischen Mantel. Clou dieser Kombination: Bei der Ummagnetisierung des Wiegand-Drahts durch ein äußeres Magnetfeld entsteht ein Impuls, der sich in Spannung umwandeln lässt. Lange wurde der Wiegand-Effekt für magnetische Zugangs- beziehungsweise Sicherheitskarten eingesetzt – ein Einsatzfeld, das inzwischen längst von moderner RFID-Technologie übernommen wurde.

Posital nutzt den Wiegand-Draht zur Ernte von Low Power Energy bereits seit 2005, indem energieautarke Wiegand-Sensoren als Impulsgeber für die elektronischen Rotationszähler der magnetischen Multiturn-Drehgeber des Unternehmens dienen. Entscheidend für den Durchbruch beim Energy Harvesting war die Verfügbarkeit von Low Power Chips, die nur wenig Energie brauchen.

Beim Wiegand-Effekt handelt es sich um Energy Harvesting pur. Die magnetisch induzierte Energie kommt direkt aus der Rotation – und zwar, ­anders als etwa bei einem Dynamo, auch bei sehr langsamen Bewegungen. Praktisch umgesetzt wird der spezielle Effekt in kompakten Wiegand-Sensoren, von denen Posital jährlich eine Million Stück fertigt. Die ‚Mini-Kraftwerke‘ passen auf eine Fingerkuppe, da sie lediglich 15 mm lang sind. Die Ausbeute von 7 V beziehungsweise 190 nJ reicht, um moderne Rotationszähler und die dazugehörige Elektronik ständig zu aktivieren. 
Posital arbeitet kontinuierlich daran, die Energie-Ausbeute der Wiegand-Sensoren noch zu steigern, um so weitere Anwendungen bedienen zu können. Derzeit werden bei Tests im Aachener F&E-Zentrum punktuell 10 V erreicht. Damit kommt man in die Nähe eines Low-Power-Outputs, der drahtlose Kommunikation beziehungsweise Funklösungen via Wiegand-Effekt sicherstellen würde.

"Aus zwei mach eins" - Alle Bilder ansehen

Das Hollow Shaft-Kit mit energieautarker Multiturnfähigkeit eignet sich insbesondere für Einsätze in der Robotik.
© Posital
Rotor und Stator: Die kapazitative Messtechnik setzt auf verschieden gestaltete leitfähige Oberflächen.
© Posital
Jörg Paulus  ist General Manager Sales Europe bei Posital in Köln.
© Posital

Alle Bilder anzeigen (4)


  1. Aus zwei mach eins
  2. Kapazitative ­Messtechnik
  3. Energy Harvesting und Wiegand-Effekt - was ist das eigentlich?

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

POSITAL GmbH

Robotik