P08 - Prototyp eines piezoelektrischen Energy Harvesters zur Umwandlung menschlicher Bewegungsenergie für die Versorgung von Wearables

Event

23. ITG/GMA-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2026
2026-06-09 - 2026-06-10
Nürnberg

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Author(s)

B. Keune, M. Delle, C. Dirks, N. Boushaba, D. Brakensiek, A. Möller - THGA, Bochum

Pages

530 - 535

DOI

10.5162/sensoren2026/P08

ISBN

978-3-910600-11-9

Price

free

Abstract

Diese Arbeit stellt den technischen Entwicklungsprozess und -fortschritt eines eigenen Prototyps zum Energy Harvesting menschlicher Bewegungsenergie für Lehr- und Forschungszwecke an der Technischen Hochschule Georg Agricola detailliert dar. Der Prototyp besteht aus piezoelektrischen Biegewandlern als elektrische Energiequelle, einer Power-Management-Platine zur Energieformung und Steuerung der Energieflüsse sowie einem Lithium-Ionen-Akkumulator als elektrochemischen Energiespeicher. Die Power-Management-Platine ist als Aufsteckplatine für einen Mikrocontroller vom Typ ESP₃₂-C₃-Mini-1 gestaltet. Die inneren Zustandsgrößen des Harvesters werden über den Mikrocontroller drahtlos per Bluetooth-Low-Energy versendet und an zentraler Stelle ausgewertet. Die funktionierende Wirkungskette des piezoelektrischen Energy Harvesters kann auf diese Weise experimentell nachgewiesen werden. Dabei zeichnet sich insbesondere die eigens entwickelte PowerManagement-Platine durch ihre Effizienz aus. Schwächen des Prototyps zeigen sich noch in dem geringen Energieertrag der verwendeten piezoelektrischen Wandler sowie in dem relativ hohen Energiebedarf des Mikrocontrollers zum Versenden von Status-Nachrichten per Bluetooth.