Dataconversie Internet of Things energiezuiniger gemaakt

UTwente maakte een aantal onderdelen van IoT energiezuiniger, zoals de energie die het kost voor het altijd aanstaan van de sensor voor metingen en signalen om te zetten naar digitale data.

Trefwoorden: #AD-converter, #comparator, #condensator, #conversie, #draadloos, #energieverbruik, #Harijot Singh Bindra, #IoT, #meten, #picojoule, #schakeling, #sensor, #sensorknooppunt, #signaal, #spanningsverschil, #UTwente

Lees verder

research

( Foto: UTwente )

ENGINEERINGNET.BE - Om IoT tot een succes te maken, moet het energieverbruik van elk onderdeel van een sensorknooppunt omlaag.

Zo staat de sensor altijd ‘aan’, om de veranderingen in de omgeving gelijk te meten. Het kost ook energie om signalen naar de AD-converter te sturen.

UT-onderzoeker Harijot Singh Bindra heeft gewerkt aan dit energieverbruik, zodat het nu een factor twee tot drie keer lager ligt dan de huidige zuinigste schakeling. Het gaat om minder dan een picojoule per conversiestap.

De AD-converter die hij gebruikt, is van het type ‘successive approximation’. Dit type schakeling vergelijkt het ingangssignaal met een referentie die verandert. Stap voor stap komt er dan een nauwkeurige digitale code uit. Maar de vergelijking met het referentiesignaal, de zogenaamde comparator, verbruikt wel 50 tot 60% van de totale energie.

Elke stap in de vergelijking verbruikt een minimum hoeveelheid energie die tijdelijk wordt opgeslagen. Die energie gaat verloren aan het eind van de vergelijking en moet, voor de volgende stap, worden bijgevuld.

Bindra gebruikt maar een deel van de energie, zodat het verlies ook kleiner is. De energie hangt af van het spanningsverschil na iedere vergelijking en van de capaciteitswaarde: door allebei slim bij te stellen, kan het verbruik van de comparator met 2,5 tot 3 omlaag.

Belangrijk is ook dat, om de AD conversie mogelijk te maken, het signaal van de sensor daarvoor ‘klaargemaakt’ wordt. Bestaande sensoren zijn vaak gekoppeld aan een relatief grote condensator die wordt opgeladen met het hele spanningsbereik.

Laat de waarde van het ingangssignaal bepalen welke condensator wordt ingeschakeld, is Bindra’s benadering. Zo kan ook de energie die nodig is om het sensorsignaal klaar te zetten voor de AD converter met een factor twee tot drie omlaag.

De draadloze communicatie van elk sensorknooppunt is een grote energieverbruiker. De dataconversie is een belangrijk onderdeel van deze communicatie. Een andere strategie waaraan UTwente werkt is het minimaliseren van communicatie, bijvoorbeeld door sensoren te laten samenwerken.