(Bild: Emtron)
Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) gilt als die nächste große Evolutionsstufe des Internets. Nüchtern betrachtet tauschen hier elektronische Produkte ohne Zutun von Anwendern über das Web Daten miteinander aus. Doch das IoT ist viel mehr: Mit den gewonnenen Informationen lassen sich neue Dienstleistungen entwickeln und bestehende verbessern. So entsteht aus der Verbindung zwischen Dingen, Nutzern, Unternehmen und Partnern ein signifikanter Mehrwert.
Von der vernetzten Welt können Verbraucher und Industrie gleichermaßen profitieren. Kunden und Unternehmen treffen künftig nicht mehr nur einmalig am Point of Sale aufeinander, sondern interagieren kontinuierlich, solange Kunden ein Produkt und die darauf abgestimmten Services nutzen. Privatnutzer gewinnen dadurch eine höhere Lebensqualität, mehr Komfort, Sicherheit und Spaß. Unternehmen profitieren von Effizienzsteigerungen, Kostensenkungen und besserer Ressourcennutzung.
Informationstechnik durchdringt den Alltag
Das IoT entsteht, indem Informationstechnik vehement immer weitere Bereiche unseres Alltags durchdringt. Sensoren, Aktoren und Funkmodule in Straßen, Häusern, Uhren, Werbetafeln, Fitness- und Gesundheits-Trackern und vielen anderen Dingen sorgen für eine Flut neuer, vernetzter Technik. Ohne Frage werden das IoT und damit verbundene Entwicklungen wie Industrie 4.0, Connected Cars und E-Health zunehmend zu wichtigen Umsatzbringern für Industrie- und Dienstleistungsunternehmen.
Laut Statista werden bis Ende 2016 weltweit etwa 6,4 Milliarden IoT-Geräte vernetzt sein. In seiner aktuellen Studie schätzt das Marktforschungsunternehmen Gartner, dass sich dieser Wert bis 2020 bereits auf 25 Milliarden Geräte erhöht; Tendenz stark steigend. Etwa zwei Drittel davon entfallen auf den Consumer-Bereich, ein Fünftel auf branchenübergreifende Industriebereiche, der Rest auf vertikale industrielle Märkte. Interessant dabei: In einer Erhebung von 2014 ist Gartner noch von 14 Milliarden IoT-Geräten im Jahr 2020 ausgegangen. Die neuen Zahlen belegen die enorme Dynamik dieses Marktes.
IoT treibt Stromverbrauch in die Höhe
Die permanente Anbindung unzähliger Geräte aus unterschiedlichen Bereichen des täglichen Lebens an das World Wide Web ermöglicht aber nicht nur innovative Anwendungen, sondern sorgt auch für neue Herausforderungen. Eine davon ist der zunehmende Strombedarf. Denn so vielversprechend die neuen Möglichkeiten einer vollständig vernetzten Welt auch sein mögen – elektronische Geräte verbrauchen elektrische Energie. Die Internationale Energieagentur (IEA) warnt bereits: Das Internet der Dinge lässt den Energiehunger der digitalen Welt regelrecht explodieren.
Eckdaten
Das IoT und damit verbundene Entwicklungen wie Industrie 4.0, Connected Cars und E-Health generieren steigende Umsätze für Industrie- und Dienstleistungsunternehmen: bis 2020 sollen bereits 25 Milliarden IoT-Geräte vernetzt sein. Hier sind hocheffiziente Stromversorgungen wie die der IRM-Serie von Mean Well (Vertrieb: Emtron) gefragt, damit der Eigenverbrauch dieser Geräte nicht den Stromverbrauch von IoT-Anwendungen explodieren lässt.
Höchste Zeit, hier mit extrem energieeffizienten Stromversorgungen gegenzusteuern. Doch ein Blick in viele Labore zeigt: Etliche Entwickler machen sich zunächst wenig Gedanken darüber, wie die Energie in die Systeme kommt. Da wird häufig eine DC-Buchse eingebaut und dann ein Netzteil aus irgendeiner Billigfertigung zugekauft, das halbwegs die erforderlichen Spezifikationen erfüllt.
Das ist nicht nur schlecht für die Umwelt – damit verschenken diese Unternehmen auch erhebliches Potenzial. Denn eine genau auf den erwarteten Stromverbrauch abgestimmte, am besten gleich in die Entwicklung mit einbezogene und auf maximale Effizienz getrimmte Energieversorgung bietet die Möglichkeit, sich mit einem stromsparenden Produkt vom Wettbewerb zu differenzieren und so auch dem Vertrieb eine starke Argumentationshilfe für den erfolgreichen Verkauf zu liefern.
Extreme Energieeffizienz ist gefragt
Als Energiequelle für IoT-Devices kommen je nach Bauform, Größe und Einsatzzweck Netzgeräte, Batterien oder Akkus zum Einsatz. Für diese Module gelten besondere Anforderungen.
Ein Argument für das IoT lautet Energiesparen – beispielsweise durch intelligente Verkehrs- und Haushaltssteuerung. Damit dieses Argument nicht gleich durch übermäßigen Eigenverbrauch der vernetzten Geräte konterkariert wird, sollten diese über eine hocheffiziente Stromversorgung verfügen. Hier kommt es auf die Auswahl der einzelnen Komponenten ebenso an wie auf das Design des gesamten Moduls.
Viele der vernetzten Endgeräte sind zudem klein oder haben ungewöhnliche Bauformen. Daraus leitet sich oftmals die Forderung ab, dass auch die Energiespender sehr kompakt sein und oftmals auch ein kundenspezifisches Format haben müssen. Hier lohnt es sich, frühzeitig spezialisierte Partner ins Boot zu holen, die kompetent beraten und herstellerunabhängig passende Stromversorgungskomponenten liefern können.
Aber auch ein geplanter Batterie- beziehungsweise Akkubetrieb stellt besondere Herausforderungen an die Spannungsversorgung. Denn Batterien liefern je nach Ladezustand oftmals unterschiedliche Spannungswerte. Für den Betrieb des IoT-Geräts muss jedoch die bereitgestellte Leistung mit konstanten Spannungs- oder Stromwerten unabhängig vom jeweiligen Ladezustand gewährleistet sein. Ein Akku muss sich darüber hinaus auch wieder optimieren und kontrolliert laden lassen. Der auf Stromversorgungskomponenten spezialisierte Distributor Emtron bietet für diese Einsatzzwecke optimierte, hocheffiziente DC/DC-Wandler und Ladegeräte an.
Bei der IRM-Serie hat Mean Well die Abmessungen gegenüber den Vorläufern aus der PM-Baureihe noch einmal deutlich verkleinert. Emtron
Kompakte Kraftpakete
Derselbe Ansatz gilt für IoT-Geräte wie Sensoren, Aktoren oder Transponder, aber auch für die an das Stromnetz angeschlossenen Klein- und Kleinstrechner. Auch hier kommt es darauf an, mithilfe optimierter Komponenten und Baugruppen Energie bereits bei der Stromversorgung zu sparen. Emtron hat sich deshalb zusammen mit den Herstellern schon frühzeitig auf die kommenden Marktanforderungen eingestellt, insbesondere auf die steigende Nachfrage nach energieeffizienten Stromversorgungsmodulen mit ultrakleinem Formfaktor für elektronische Geräte. So bietet der Distributor eine breite Palette hocheffizienter Schaltnetzteile mit Klein- oder Kleinstleistungen.
Das Beispiel der IRM-Serie des taiwanesischen Herstellers Mean Well verdeutlicht die gestiegenen Anforderungen. Gegenüber den Vorläufern aus der PM-Baureihe haben sich die Abmessungen noch einmal deutlich verkleinert. Systementwickler können damit knifflige Platzprobleme lösen, die aus der fortschreitenden Miniaturisierung der Elektronikplatinen resultieren.
Weltweit einsetzbar
Die Modelle dieser Produktfamilie decken einen Leistungsbereich von 1 bis 60 W ab. Ausgelegt für einen Eingangsspannungsbereich von 85 bis 264 VAC lassen sich die Geräte weltweit an praktisch jedem Wechselspannungsnetz betreiben. Am Ausgang stehen je nach Modell Gleichspannungen von 3,3 bis 48 V bereit. Aufgrund der hohen Wirkungsgrade von bis zu 91 % entsteht kaum Abwärme, daher ist im Arbeitstemperaturbereich von -30 bis +70 °C keine aktive Kühlung erforderlich. Auch das erleichtert das Konstruieren kompakter Module.
Miniaturnetzteile der Serie IRM sind in unterschiedlichen Bauformen erhältlich und nehmen im Leerlauf weniger als 0,1 W Leistung auf. Emtron
Des Weiteren sind die Modelle in unterschiedlichen Bauformen erhältlich, von SMD über DIL zum direkten Bestücken auf der Leiterplatte bis hin zu Modellen mit Schraubklemmen zum Verdrahten.
Im Leerlauf nehmen die kompakten Kraftpakete weniger als 0,1 W Leistung auf und erfüllen so die mittlerweile nahezu weltweit geltenden Anforderungen für Stromversorgungen im kleinen Leistungsbereich zum Versorgen von Elektronikapplikationen.
Gegen Staub, Feuchtigkeit und Vibrationen schützt die vollgekapselte Ausführung, die zudem noch die Wärmeableitung verbessert. Interne Schutzschaltungen sichern gegen Kurzschluss, Überlast und Überspannung. Auch lassen sich die Modelle gemäß den angegebenen Spezifikationen ohne zusätzliche, externe EMV-Schutzschaltungen betreiben. Zertifizierungen nach UL, CUL, TÜV und CB garantieren die Sicherheit der Benutzer, dazu kommt die CE-Kennzeichnung des Herstellers für die Einfuhr und den Betrieb in der EU.
Dipl. Ing. (FH) Stefan Bergstein
(mou)
