Zusammenarbeit von Infineon & e-peas – Umgebungsbetriebene Bluetooth-Fernsteuerung (02/2024)

Infineon Technologies AG arbeitet mit e-peas zusammen, um das Konzept einer Bluetooth-Fernsteuerung, die mit Umgebungsenergie betrieben wird, zu verifizieren und zu prototypisieren. Das Design umfasst drei wesentliche Komponenten, die auf den Kerntechnologien und dem Fachwissen beider Partner basieren: eine Indoor-Light-Solarzelle von Ambient Photonics, ein Ambient-Energy-Management-IC von e-peas und eine Bluetooth®-MCU von Infineon mit extrem niedrigem Stromverbrauch.

Innenraum-Licht-Solarzelle

Eine bifaziale photovoltaische Zelle (LLI), die auf der patentierten Farbstoffsolarzellentechnologie von Ambient Photonics basiert, ermöglicht die effiziente Nutzung von Innenraumlicht und erleichtert die Energiegewinnung aus der Umgebung. Diese Zellen haben eine dreimal höhere Leistung als herkömmliche Solarzellen auf Si-Basis und eignen sich daher ideal für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch wie Fernsteuerungen. Das Fehlen eines Batteriefachs trägt zum schlanken, kleinen und leichten Design der Fernsteuerung bei.

Umgebungsenergie-Manager IC

Der Ambient Energy Manager IC AEM00940 von e-peas erleichtert die Umwandlung und Bereitstellung der von der Solarzelle erfassten Energie an die Fernsteuerungseinheit. Der AEM00940 ist darauf zugeschnitten, Energie von PV-Quellen innerhalb eines festen Spannungsbereichs über das Beleuchtungsspektrum zu ernten. Er erhöht effizient niedrige Spannungspegel, um das System mit Energie zu versorgen, und gewährleistet einen geregelten Ausgang bei 3V. Er verfügt über einen Schutz gegen Unter- und Überspannungen, um sichere Betriebsbedingungen für das Speicherelement zu gewährleisten.

Die Architektur der Versorgungsquelle des Systems speichert ausreichend Energie, um die Anforderungen der Anwendung zu erfüllen, und beinhaltet eine Vorladung, um dem AEM00940 einen Kaltstart zu ermöglichen. Nach dem Start beginnt das AEM00940 mit der kontinuierlichen Aufladung des Speicherelements.

Bluetooth Low Energy MCU

Die Bluetooth®-MCU CYW20829 von Infineon steuert Steuer-, Rechen- und drahtlose Kommunikationsfunktionen und ist ein hochleistungsfähiger Baustein mit extrem niedrigem Stromverbrauch, der die Bluetooth Core Specification Version 5.4 erfüllt. Optimiert für Bluetooth LE HID-Anwendungen wie Fernbedienungen und Tastaturen, arbeitet der CYW20829 überwiegend im Deep-Sleep-Modus, um den Energieverbrauch zu minimieren. Er führt verschiedene Aufgaben über freeRTOS aus, darunter die Initialisierung des Bluetooth-Stacks, die Einrichtung der GATT-DB, die Aktivierung des Werbedienstes, die Erkennung von Tastenereignissen, die Zuordnung von HID-Berichten und die Batterieüberwachung zur Berechnung von Spannung und Lebensdauer.

Entwurf Prototyp

Zur Validierung des Konzepts wurden mechanische und funktionale Prototypen der Bluetooth-Fernsteuerung mit Umgebungsstromversorgung gebaut. Die Leiterplatte der Fernsteuerung mit der Bluetooth®-MCU und den erforderlichen externen Komponenten ist in Abbildung 2 zu sehen, während Abbildung 3 den kompletten Prototyp der Fernsteuerung in seinem Kunststoffgehäuse zeigt. Bei den Tests wurde die Fernsteuerung mit einem Android-Fernseher gekoppelt, um die in Abbildung 4 dargestellten Funktionen zu überprüfen. Die Funktionalität des Designs wurde im Labor gründlich verifiziert und getestet, und eine funktionsfähige Demo wurde auf der Infineon-Messe 2023 OktoberTech™ im Silicon Valley vorgestellt.

Was kommt als Nächstes?

Der aufstrebende Bereich des Ambient IoT, in dessen Mittelpunkt die Bluetooth® LE-Technologie steht, birgt ein immenses Potenzial, um verschiedene Anwendungen zu revolutionieren, den kommerziellen Erfolg zu fördern, die Nachhaltigkeit in intelligenten Häusern voranzutreiben und die Dekarbonisierung voranzutreiben. Gemeinsame Partnerschaften, wie die in diesem Projekt, werden eine entscheidende Rolle bei der beschleunigten Einführung von Ambient IoT-Lösungen spielen und möglicherweise dazu führen, dass herkömmliche Fernbedienungen in naher Zukunft durch Bluetooth-Alternativen ersetzt werden.

Quelle: e-peas