Langattomien anturiverkkojen energiantuotto

AALTO YLIOPISTON TEKNILLINEN KORKEAKOULU Signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos MIKES Aalto Mittaustekniikka Langattomien anturiverkkojen energiantuotto 10.9.2012 Pekka Ukkonen, 64981B pekka.ukkonen@aalto. Mittaustekniikan erikoistyö kurssiin S-108.3130. Opintopisteet (ECTS): Arvosana (1 5): Ohjaajan allekirjoitus: TkT Petri Kärhä

Sisältö 1 Johdanto 3 2 Energiankeräys 5 2.1 Tärinä............................... 5 2.2 Valo................................ 8 2.3 Lämpö............................... 10 2.4 Sähkömagneettinen säteily.................... 11 2.5 Tuuli................................ 12 3 Johtopäätökset 14 Viitteet 16 2

1 Johdanto 1 Johdanto Anturiverkko on hajautettu anturisolmujen joukko, joka lähettää tietoa mittaamastaan ilmiöstä verkon kautta ns. nielulle ja sitä kautta käyttäjälle. Anturisolmu koostuu yleensä mittausyksiköstä (yksi tai useampi anturi ja rajapintaelektroniikka), prosessointiyksiköstä (mikrokontrolleri ja muisti), lähetin-vastaanottimesta (antenni ja radiopiiri) ja tehoyksiköstä (energian varastointi ja hallinta). Anturiverkon solmun tulee yleensä pystyä sekä vastaanottamaan, että lähettämään tietoa. Näin verkko pystyy muuntautumaan eri tilanteisiin, esimerkiksi muuttamaan mittausten välistä aikaa, asettamaan verkon vähävirtaiseen odotustilaan tai muuttamaan viestien reititystä vikaantuneiden solmujen kiertämiseksi. [1] Langattomien anturiverkkojen käyttö mm. sään havainnointiin, teollisten prosessien seuraamiseen tai sota-alueen tiedusteluun on yleistynyt viimeaikoina. Tekniikan kehitys on luonut mahdollisuuden tehdä antureista sekä pienempiä, että vähemmän tehoa kuluttavia ja siten pitkäikäisempiä. Rajallinen energiavarasto on kuitenkin suurin anturiverkkojen toimintaikää rajoittava tekijä. Suuressa osassa anturiverkko-sovelluksia halutaan suuri määrä solmuja levitettyä laajalle alueelle, jolloin energiavarastojen täydentäminen tulee liian kalliiksi. On myös mahdollista, että anturisolmu halutaan upottaa lopullisesti mitattavan kohteen sisälle, jolloin siihen ei päästä enää uudestaan käsiksi. Esimerkkeinä tästä ovat mm. teollisten koneiden seuranta tai ihmisen sisään asennettavat anturit. Anturiverkon toimintaikää voidaan pidentää periaatteessa elektroniikan kestävyyden rajaan asti, jos energia voidaan kerätä anturin ympäristöstä. Energiankeräys (engl. energy harvesting) anturiverkko-sovelluksiin onkin ollut aktiivisen tutkimuksen kohteena viimevuosina. [2] Tässä työssä tehdään kirjallisuuskatsaus nykyisin käytössä oleviin energiankeräysmetodeihin, sovellettuna anturiverkkojen tehontuottoon. Jokaisen kohdalla esitellään ensin lyhyesti toimintaperiaate, jonka jälkeen annetaan 3

1 Johdanto esimerkkejä toimivista sovelluksista tai demonstroidusta suorituskyvystä. 4

2 Energiankeräys 2 Energiankeräys Tällä hetkellä anturisolmun lopullinen käyttöympäristö vaikuttaa voimakkaasti sopivan energiankeräysmetodin valintaan. Suurin tekijä on siis se, minkä muotoisena kerättävää energiaa on saatavilla anturin läheisyydessä. Luonnollisesti aurinko- ja tuulienergia ovat hyviä ulkona, kun taas teollisessa ympäristössä tärinän tai lämmön käyttäminen energianlähteenä voi olla suotuisampaa. Tarvittava teho ja anturisolmun kokovaatimukset taas vaikuttavat olennaisesti saavutettuun toimintaikään ja käyttösuhteeseen. Useamman keräysmetodin yhdistäminen voi parantaa keskimääräistä tehonsaantia, mutta kasvattaa anturisolmun kokoa. 2.1 Tärinä Mekaanista tärinää esiintyy useissa ympäristöissä: rakennusten seinissä ja lattiassa, siltojen, autojen tai lentokoneiden rungoissa jne. Tärinän laatu voi vaihdella hienovaraisesta värinästä voimakkaaseen heiluntaan ja taajuudeltaan hertsien murto-osista useisiin kilohertseihin. Tärinän energian keräämiseksi käytetään yleensä resonanssiin viritettyä massan ja tukipalkin systeemiä, mutta lopullinen toimintaperiaate voi olla hyvinkin erilainen. [3] Jotkin materiaalit polarisoituvat, eli muodostavat sähköisen jännitteen, kun niihin kohdistetaan mekaaninen jännitys. Ominaisuutta kutsutaan pietsosähköiseksi ilmiöksi, ja sen avulla mekaaninen värähtely voidaan muuntaa vaihtojännitteeksi. Yksinkertaisimmillaan tämä vaihtojännite voidaan tasasuunnata ja käyttää sellaisenaan piirin käyttöjännitteeksi. Yleensä piiri sisältää tasasuuntauksen lisäksi energiavarastona toimivan kondensaattorin ja DC-DC -muuntimen tai jänniteregulaattorin. Kuvassa 1 on prototyyppi pietsosähköisestä generaattorista, jolla on onnistuneesti pidetty anturisolmu käynnissä ilman muita energianlähteitä. Generaattorin kokonaistilavuus on 1 cm 3 ja se tuotti maksimissaan 180 µw:n te- 5

2 Energiankeräys hon kun tärinä oli voimakkuudeltaan 0,23 g ja systeemi resonanssissa 60 Hz:n taajuudella. Saatu energia varastoitiin kondensaattoriin ja muutettiin lineaariregulaattorilla 1,2 V:n käyttöjännitteeksi kun energiaa oli tarpeeksi yhden radioviestin lähettämiseen 10 m:n etäisyydelle. Integroidulla 1,9 GHz:n lähettimellä saavutettu käyttösuhde oli 2,6% [4]. Generaattorin tuottama teho on herkkä tärinän taajuudelle. Resonaatiotaajuuden aktiivinen säätäminen tai laajakaistaisemman rakenteen käyttäminen lisäisi kerätyn energian määrää [5]. Kuva 1: Pietsosähköinen generaattori. [4] Toinen tapa tuottaa energiaa tärinän avulla on varatun, liikkeen vaikutuksesta muuttuvan kondensaattorin käyttö, eli ns. elektrostaattinen generaattori. Siinä varatun kondensaattorin levyjen loitontamiseksi tehty työ muuttuu sähköiseksi energiaksi. Kerätyn energian määrä on verrannollinen kondensaattorin alkujänniteeseen, ja siten generaattorin energiatiheyttä voidaan nostaa alkujännitettä nostamalla. Elektrostaattisen generaattorin voi tarvittaessa valmistaa myös hyvin pieneksi nykyaikaisilla mikroelektromekaanisten systeemien (MEMS) valmistustekniikoilla, ja integroida yhdelle mikrosirulle anturin ja muun elektroniikan kanssa. [3] MEMS-kondensaattoriin perustuvaa elektrostaattista generaattoria on esitetty käytettäväksi pienen digitaalisen signaalinkäsittelyprosessorin energianlähteenä [6]. MEMS-kondensaattori on staattiseen runkoon jousipalkkien va- 6

2 Energiankeräys rassa kiinnitetty liikkuva massa, jossa on tiheästi rungon kanssa lomitetut reunat suuren kapasitanssin muodostamiseksi. Mitoiltaan MEMS-elementti on 1,5 cm 0,5 cm, ja 500 µm paksu ja kapasitanssin arvo vaihtelee välillä 2260 pf. Energiankeräysprosessi vaatii tarkasti ajoitettuja kytkimiä ja hallintaa, jotka on toteutettu 0,6 µm:n CMOS-tekniikalla. Arvioitu generaattorista saatu nettoteho on 8 µw [7]. Kolmas menetelmä käyttää sähkömagneettista induktiota. Toistensa suhteen liikkuva kela ja magneetti tuottavat kelan yli vaihtojännitteen, joka voidaan edelleen tasasuunnata, varastoida ja reguloida, kuten edellä pietsosähköisissä generaattoreissa. Kelan ja magneetin kokonaisuus voidaan toteuttaa MEMStekniikalla, mutta yleensä ne ovat suurempia [3]. Liike kelan ja magneetin välillä voi olla pyörivää, oskilloivaa tai näiden yhdistelmä [8]. Erikoisempi toteutus voi käyttää kahta värähtelevää rakennetta mekaaniseen taajuusmuunnokseen [9]. Siinä matalalla taajuudella värähtelevä magneetti tarttuu kiinni metalliseen palkkiin, johon kela on rakennettu. Kun tämä magneetti päästää sopivassa vaiheessa irti, päästää se palkin ja kelan värähtelemään suuremmalla taajuudella. Näin voidaan hyödyntää paremmin ympäristön matalataajuinen värähtely, usein korkeammilla taajuuksilla resonoivassa MEMSgeneraattorissa. Kuvassa 2 on osiksi purettu sähkömagneettinen generaattori. Kela on asetettu tukipalkin päähän värähtelevälle alustalle ja kestomagneetit kootaan alustan ylä- ja alapuolelle. Generaattorin kokonaistilavuus on n. 100 mm 3 ja tuottaa maksimissaan 104 nw:n tehon kun tärinä oli voimakkuudeltaan 0,4 g ja taajuudeltaan 1615 Hz [10]. Kuvassa 3 on noin 1 cm 3 :n kokoinen generaattori, joka tuottaa 200-830 µw:n tehon kun tärinä oli amplitudiltaan 200 µm ja taajuus 60110 Hz. Magneetti on kiinnitetty jouseen, joka voi värähdellä useammassa moodissa ja kela on upotettu tämän alle staattiseen koteloon. Generaattori riittää antamaan käyttöenergian itsenäiselle anturisolmulle, joka koostuu mikrokontrollerista, lämpötila-anturista ja 914,5 MHz:n FM-lähettimestä. Radioviesti pystyttiin lähettämään 25 metrin päähän 30 7

2 Energiankeräys sekunnin välein [11]. Kuva 2: Osiin purettu sähkömagneettinen generaattori. [10] Kuva 3: Sähkömagneettinen generaattori. [11] 2.2 Valo Valosähköistä ilmiötä on käytetty jo pitkään elektronisten laitteiden käyttöenergian tuottamiseen. Sen etuna on verrattain suuri tehotiheys, erityisesti kun lähteenä on kirkas auringon valo (100 mw/cm 2 ). Tyypillinen sisävalaistuskin tarjoaa tarpeeksi tehoa (100 µw/cm 2 ) vähävirtaisiin sovelluksiin [3]. 8

2 Energiankeräys Vaihteleva valon määrä sään, ajankohdan tai esteiden vaikutuksesta asettaa energian keräämiselle ja varastoimiselle omat vaatimuksensa. Aurinkokennosta saadaan tasavirtaa, joten tasasuuntausta ei tarvita, mutta optimaalisen tehopisteen pitämiseen (engl. Maximum power point tracking, MPPT) tarvitaan oma piirinsä [12]. Aurinkokennoilla toimivista antureista ja anturisolmuista on useita esimerkkejä, joiden koot ja tehonkulutus vaihtelevat laajasti. Pientä, vain 2 mm 2 aurinkokennoa on onnistuneesti käytetty silmänpainetaudin seurantaan tarkoitettuun anturiin [13]. Kokonaistilavuudeltaan 8,75 mm 3 laite teki aurinkoisena päivänä 15 tuhatta mittausta ja prosessoi datan pelkästään valosta kerätyllä energialla. Aktiivisen tilan tehonkulutus oli 7,7 µw ja lepotilassa 550 pw, mutta laitteesta puuttui vielä langaton tiedonsiirto. Lähetinvastaanottimen lisääminen nostaa tehonkulutusta huomattavasti, kymmenien milliwattien luokkaan, riippuen kantomatkasta ja datan nopeudesta. Suuremilla aurinkokennoilla on demonstroitu useita toimivia anturisolmuja [14],[15],[16],[17],[4]. Kuvassa 4 on Crossbown Mica2-anturisolmun ympärille rakennettu energiankeräys-piiri (aurinkokennot, NiMH-akku, DC- DC -muunnin ja akun monitorointi). Aurinkokennojen yhteenlasketut mitat ovat 9,5 cm 6,4 cm ja niistä saatava maksimiteho 240 mw keskipäivän auringossa. Anturisolmu toimi ulkona viikon ajan 20%:n käyttösuhteella, lähettäen dataa läheiselle tukiasemalle, ja pitäen akun lähes täydessä latauksessa [14]. Energianvarastointi on voidaan toteuttaa myös akun ja superkondensaattorin yhdistelmällä. Tarkoitus on yhdistää kondensaattoreiden kestävyys usein toistuviin lataussykleihin ja akun pieni vuotovirta. Energiaa voidaan siirtää tehonhallintapiirin avulla varastosta toiseen. Kuvassa 5 on Berkeleyn Telos-anturisolmun ympärille rakennettu energiankeräin. Mitoiltaan 3,7 cm 8,2 cm aurinkokenno tuottaa 192 mw:n tehon suorassa auringonvalossa. Anturisolmun arvioidaan kestävän vain viiden tunnin kuukausittaisella 9

2 Energiankeräys Kuva 4: Aurinko1. [14] valolla ja 1% käyttösuhteella jopa 43 vuoden ajan. [17] Kuva 5: Aurinko2. [17] 2.3 Lämpö Lämpösähköisen ilmiön (Seebeck-ilmiö) avulla voidaan lämpötilaero muuttaa suoraan sähköiseksi jännitteeksi. Ilmiö perustuu varaustenkuljettajien 10

2 Energiankeräys diuusioon kuumasta ympäristöstä kylmään, jolloin ne kuljettavat mukanaan sekä lämpöä että varausta. Lämpötilaero määrää sähköisen jännitteen ja lämmön johtuminen määrää virran ja sitä kautta tehon. Parhaat lämpösähköä tuottavat materiaalit ovat vahvasti seostetut puolijohteet. Lämpösähkön käyttöä rajoittaa ns. Carnot'n hyötysuhde, joka on lämpötilaerotuksen suhde korkeampaan lämpötilaan. Pienillä lämpötilaeroilla potentiaalisesta työstä saadaan kerättyä vain murto-osa. Esimerkiksi huoneen lämpötilassa (295 K) 10 asteen lämpötilaero antaa hyötysuhteeksi vain 3,4%. [18] Teollisuudessa esiintyvät suuremmat lämpötilaerot ovat potentiaalinen energianlähde langattomille anturiverkoille. Alumiinin valmistuksen eri prosessiparametrien tarkkailuun on kehitetty lämpösähköstä energiansa keräävä anturiverkko. Lämpötilaero syntyy valmistuksessa käytetyn solun teräskuoren tai pakoputken pinnasta ympäröivään ilmaan. Rankoista olosuhteista ja tehtaan voimakkaista magneettikentistä huolimatta anturisolmut kommunikoivat onnistuneesti yli 30 m:n päähän. [19] 2.4 Sähkömagneettinen säteily Nykyaikaisessa urbaanissa ympäristössä esiintyy monenlaista sähkömagneettista säteilyä: FM-radio, televisio, WLAN, GSM jne. Taustasäteilyn käyttö teholähteenä on mahdollista, mutta siitä saatava energia on hyvin vähäistä ja vaatii yleensä suuren vastaanottoalan tai lyhyen etäisyyden säteilylähteeseen. Karkea arvio antennin keräämästä tehotiheydestä 1 V/m:n kentänvoimakkuudella on vain 0,26 µw/cm 2, ja tätä suuremmat kentänvoimakkuudet ovat harvinaisia muualla kuin lähettimen lähellä. Sähkömagneettisen säteilyn lähettäminen tarkoituksellisesti anturiverkon tarpeisiin, sen sijaan, on realistisempi vaihtoehto kuin taustasäteilyn käyttö. [3] Kuvassa 6 on 15 cm 2 cm kokoinen 902-928 MHz:n antenni, sovituspiiri ja RF-DC -tasasuuntauspiiri. Tasasuuntaus on toteutettu kelluvahilaisia transistoreja diodeina käyttäen. 36-asteisella tasasuuntauspiirillä voi tasasuunna- 11

2 Energiankeräys ta pienimmillään 50 mv tulojännitettä (vastaanotettu teho 5,5 µw). 4 W:n lähettimellä, mikä on suurin sallittu lähettimen teho tällä taajuuskaistalla, piiri toimii 44 m:n päähän saakka. Yhdessä tunnissa 15 m:n etäisyydellä lähettimestä kerättiin tarpeeksi energiaa antamaan 1 mw:n teho sekunnin ajaksi. Kerätty energia pienenee kertoimella 2,6 jokaista etäännyttyä metriä kohden. [20] Kuva 6: RF. [20] 2.5 Tuuli Tuulen liike-energiaa käytetään sähköntuotannossa laajalla skaalalla: megawattien sähköverkkoon liitetyistä voimaloista pieniin satojen wattien generaattoreihin. Vielä pienemmän ja matalatehoisemman tuulivoimalan käyttö anturiverkkosolmun energianlähteenä on myös mahdollista, mutta kuten aurinkosähkössä, vaihtelevat olosuhteet tekevät energian keräämisestä jaksottaista ja epäluotettavaa. Tuuli muutetaan yleensä pyörimisliikkeeksi ja sähkömagneettisen induktion avulla vaihtojännitteeksi, joka edelleen tasasuunnataan ja reguloidaan. Kuvassa 7 on halkaisijaltaan 32 cm kokoinen generaattori. Se tuottaa maksimissaan 500 mw:n tehon kun pyörimisnopeus on 2000 kierrosta minuutissa, joka saavutetaan jo kohtalaisessa tuulessa (n. 4 m/s). Generaattoriin liitetty Eco-anturisolmu lähetti 10 tavun datapaketteja 1 ms:n välein käyttäen 2,4 GHz:n radiota, mikä vastaa alle 200 mw:n kulutusta. Samaan anturisolmuun on myös liitetty aurinkokenno, jolloin yhteeensä kerätyn energian 12

2 Energiankeräys arvioidaan riittävän kuusi tuntia päivässä. [21] Tuulennopeuden mittaamiseen käytetyn laitteen, anemometrin, pyöriminen voidaan myös valjastaa samalla anturisolmun energianlähteeksi. Esimerkiksi maastopalojen aikana tuulen seurantaan käytetyn anturisolmun käyttöikä kasvoi 34-kertaiseksi tällä menetelmällä. Kerätty teho oli suhteellisen pieni, vain 580 µw tavanomaisilla tuulennopeuksilla ja maksimissaan 650 µw kovassa tuulessa. Rajoittavana tekijänä oli mittausepätarkkuuden kasvaminen, koska suuremman tehon kerääminen vaikuttaisi suhteessa enemmän anemometrin mittaustulokseen. Vähemmän tehoa kuluttavan anturi-elektroniikan käyttäminen voisi tehdä solmun käyttöiästä vielä huomattavasti pidemmän. [22] Kuva 7: Tuuli. [21] 13

3 Johtopäätökset 3 Johtopäätökset Anturisolmun tehonkulutus muodostuu yleensä kolmesta tekijästä: mittaus, kommunikaatio ja datan prosessointi. Erikoistapauksena voidaan pitää anturin itsenäiseen liikkumiseen tarvittavaa tehoa. Sovelluksesta riippuen kulutuksen suhteet vaihtelevat, mutta yleensä kommunikaatio vie eniten energiaa. Kommunikointiin kuluva energia edelleen riippuu mm. solmujen välisestä etäisyydestä, verkon rakenteesta, käytetystä siirtoprotokollasta, datan siirtonopeudesta, tarvittavasta häiriön sietoisuudesta, radion arkkitehtuurista ja modulaatiotekniikasta. Optimaalisen ratkaisun löytäminen on sovelluskohtaista. Kaikkeen tehonkulutukseen voidaan vaikuttaa aktiivisella tehonhallinnalla, eli käytännössä asettamalla joitakin osia vähävirtaiseen lepotilaan, ja käyttösuhdetta pienentämällä. [23],[1] Onnistuneen energiankeräyksen saavuttamiseksi on tunnettava anturisolmun käyttöympäristö. Se määrittää, mitä energiamuotoja on saatavilla ja kuinka paljon. Teholähteen ominaisuudet (hyötysuhde, vaihto- vai tasajännite...), tarvittavat piirit (tasasuuntaus, MPPT, regulointi...) ja energiavarastot (akku, superkondensaattori...) ovat myös tärkeitä tekijöitä kokonaistehokkuuden maksimoimiseksi [12]. Energiankerääjän pinta-alaa tai tilavuutta kasvattamalla saadaan enemmän energiaa, mutta vastaan tulevat hinta- ja kokorajoitukset. Vertailun vuoksi taulukossa 1 on esitetty joitakin arvoja mahdollisista ja saavutetuista tehotiheyksistä. Luvut riippuvat voimakkaasti energialähteen voimakkuudesta ja käytössä olevasta teknologiasta. [3] 14

3 Johtopäätökset Taulukko 1: Energiankeräyksen tehotiheydet. [3] Energialähde Tehotiheys Elektromagneettinen säteily < 1 µw/cm 2 Valo (kirkas aurinko) 100 mw/cm 2 Valo (toimisto) 100 µw/cm 2 Lämpösähkö 60 µw/cm 2 Tärinä (ihminen - Hz) 4 µw/cm 3 Tärinä (koneet - khz) 800 µw/cm 3 Tuuli 1 mw/cm 2 15

Viitteet Viitteet [1] I. F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, E. Cayirci, Wireless sensor networks: a survey, Computer networks, vol. 48, nro. 4, ss. 393-422, 2002. [2] M. Bhardwaj, T. Garnett, A. P. Chandrakasan, Upper bounds on the lifetime of sensor networks, IEEE International Conference on Communications, 2001. ICC 2001., vol. 3, ss. 785-790, 2001 [3] J. A. Paradiso, T. Starner, Energy scavenging for mobile and wireless electronics, IEEE Pervasive Computing, vol. 4, nro. 1, ss. 18-27, 2005. [4] S. Roundy, B. P. Otis, Y. Chee, J. M. Rabaey, P. A. A. Wright, 1.9GHz RF transmit beacon using environmentally scavenged energy, Dig; IEEE Int. Symposium on Low Power Elec. and Devices (ISLPED), Seoul, Korea; 2003. [5] S. Roundy, E. S. Leland, J. Baker, E. Carleton, E. Reilly, E. Lai, B. Otis, J. M. Rabaey, P. K. Wright, V. Sundararajan, Improving power output for vibration-based energy scavengers, IEEE Pervasive Computing, vol. 4, nro. 1, ss. 28-36, 2005. [6] R. Amirtharajah, S. Meninger, J. O. Mur-Miranda, A. Chandrakasan, J. Lang, A micropower programmable DSP powered using a MEMS-based vibration-to-electric energy converter, 2000 IEEE International Solid- State Circuits Conference, 2000. Digest of Technical Papers. ISSCC., ss. 362-363, 469, 2000. [7] S. Meninger, J. O. Mur-Miranda, R. Amirtharajah, A. P. Chandrakasan, J. Lang, Vibration-to-Electric Energy Conversion, IEEE Transactions on VLSI Systems, vol. 9, nro. 1, ss. 64-76, 2001. [8] D. P. Arnold, Review of Microscale Magnetic Power Generation, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 43, nro. 11, ss. 3940-3951, 2007. 16

Viitteet [9] H. Kulah, K. Naja, Energy Scavenging From Low-Frequency Vibrations by Using Frequency Up-Conversion for Wireless Sensor Applications, IEEE Sensors Journal, vol. 8, nro. 3, ss. 261-268, 2008. [10] E. Koukharenko, S. P. Beeby, M. J. Tudor, N. M. White, T. O'Donnell, C. Saha, S. Kulkarni, S. Roy, Microelectromechanical systems vibration powered electromagnetic generator for wireless sensor applications, Microsystem Technologies, vol. 12, nro. 10, ss. 1071-1077, 2006. [11] N. N. H. Ching, H. Y. Wong, W. J. Li, P. H. W. Leong, Z. Wen, A lasermicromachined multi-modal resonating power transducer for wireless sensing systems, Sensors and Actuators A: Physical, vol. 97-98, ss. 685-690, 2002. [12] F. I. Simjee, P. H. Chou, Ecient Charging of Supercapacitors for Extended Lifetime of Wireless Sensor Nodes, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 23, nro. 3, ss. 1526-1536, 2008. [13] Chen, G.; Fojtik, M.; Daeyeon Kim; Fick, D.; Junsun Park; Mingoo Seok; Mao-Ter Chen; Zhiyoong Foo; Sylvester, D.; Blaauw, D.;, Millimeter-scale nearly perpetual sensor system with stacked battery and solar cells, 2010 IEEE International Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers (ISSCC), ss. 288-289, 2010. [14] V. Raghunathan, A. Kansal, J. Hsu, J. Friedman, M. Srivastava, Design considerations for solar energy harvesting wireless embedded systems, Fourth International Symposium on Information Processing in Sensor Networks, 2005. IPSN 2005., ss. 457-462, 2005. [15] C. Alippi, C. Galperti, An Adaptive System for Optimal Solar Energy Harvesting in Wireless Sensor Network Nodes, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 55, nro. 6, ss. 1742-1750, 2008. [16] D. Brunelli, C. Moser, L. Thiele, L. Benini, Design of a Solar-Harvesting Circuit for Batteryless Embedded Systems, IEEE Transactions on 17

Viitteet Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 56, nro. 11, ss. 2519-2528, 2009. [17] X. Jiang, J. Polastre, D. Culler, Perpetual environmentally powered sensor networks, Fourth International Symposium on Information Processing in Sensor Networks, 2005. IPSN 2005., ss. 463-468, 2005. [18] S. Priya, D. J. Inman, Energy Harvesting Technologies, Springer Science+Business Media, LLC, Spring Street NY, 2009. [19] M. H. Schneider, J. W. Evans, P. K. Wright, D. Ziegler, Designing a thermoelectrically powered wireless sensor network for monitoring aluminium smelters, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, vol. 220, 3: ss. 181-190, 2006. Vain tiivistelmä saatavilla. [20] T. Le, K. Mayaram, T. Fiez, Ecient Far-Field Radio Frequency Energy Harvesting for Passively Powered Sensor Networks, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 43, nro. 5, ss. 1287-1302, 2008. [21] C. Park, P. H. Chou, AmbiMax: Autonomous Energy Harvesting Platform for Multi-Supply Wireless Sensor Nodes, 2006 3rd Annual IEEE Communications Society on Sensor and Ad Hoc Communications and Networks, 2006. SECON '06., vol. 1, ss. 168-177, 2006. [22] M. A. Weimer, T. S. Paing, R. A. Zane, Remote area wind energy harvesting for low-power autonomous sensors, 37th IEEE Power Electronics Specialists Conference, 2006. PESC '06., ss. 1-5, 2006. [23] W. Dargie, Dynamic Power Management in Wireless Sensor Networks: State-of-the-Art, IEEE Sensors Journal, vol. 12, nro. 5, ss. 1518-1528, 2012. 18