approfondimenti
Giugno 2014
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Automazione e Strumentazione
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MISURE
In ambito industriale, per usufruire appieno dei vantaggi
della strumentazione da campo wireless alimentata a
batteria, è possibile raccogliere l’energia disponibile
nell’ambiente in diverse forme. ABB, che è attiva nella
ricerca sull’energy harvesting, ha sviluppato un modulo
capace di sfruttare il gradiente termico.
L’ AUTORE
G. Saldarini, ABB - Measure-
ment Products
Giorgio Saldarini
Energy harvesting
per la strumentazione wireless a batteria
ABB USA IL GRADIENTE TERMICO PER ALIMENTARE LA STRUMENTAZIONE DA CAMPO
Negli ultimi anni l’interesse per la strumenta-
zione wireless alimentata a batteria è aumen-
tato soprattutto nell’ambito delle applicazioni
non presidiate. Uno dei fattori chiave che con-
sentirà una consistente penetrazione di mer-
cato riguarda la reale durata della batteria in
relazione alle condizioni ambientali/installa-
zione che la influenzano.
La tecnologia della strumentazione wireless è
sempre più utilizzata in quanto può ridurre in
modo significativo sia i costi di installazione
sia quelli di ingegneria e dei materiali.
È ancora presente una barriera tecnologica che
sta frenando l’utilizzo su larga scala della tec-
nologia: la
durata della batteria
.
Le batterie non sono ricaricabili quindi una
breve durata comporta una loro sostituzione,
incrementando notevolmente i costi di manuten-
zione, sostituzione, logistica e di magazzino.
Tra i fattori che influenzano maggiormente la
durata della batteria figurano la
frequenza
di
aggiornamento dell’informazione (burst rate),
l’
operatività
dello strumento come ripetitore
di segnale e le
condizioni ambientali
.
Più la frequenza è alta più il consumo della
batteria è elevato quindi la durata è ridotta.
Con un periodo di aggiornamento di 60 s
(cioè la misura è inviata ogni 60 s) si ottiene
una durata di 7-10 anni. Quindi per avere una
vita della batteria accettabile
la frequenza di
aggiornamento non deve essere molto ele-
vata
, limitando in questo modo l’utilizzo della
strumentazione wireless solo in applicazioni
di
monitoraggio di processi e non di con-
trollo
. Per aumentare ulteriormente la penetra-
zione nel mercato della tecnologia wireless la
richiesta è quella di poterla applicare almeno
per il controllo di impianti non critici avendo
comunque un’adeguata durata della batteria.
Il secondo fattore è la possibilità di poter fun-
zionare come ripetitore per strumenti che sono
al di fuori della portata del gateway.
Più ritra-
smissioni vengono eseguite minore è la vita
della batteria
.
Il terzo fattore è la temperatura ambiente. Que-
sta tipologia di strumenti è stata progettata per
avere un consumo medio molto basso di circa
200 micro ampere; dalle curve caratteristiche
delle batterie si evince che
le alte tempera-
ture influenzano maggiormente la carica
(riducendola) rispetto a quelle basse. Quindi la
temperatura ambiente è un fattore importante
che deve essere considerato durante la proget-
A FIL DI RETE
La strumentazione
wireless da
campo può
essere alimentata
sfruttando
il gradiente
termico esistente
tra processo e
ambiente
