Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Smartwatch mit Peltierelement betreiben


von Fabian S. (fabian31415)


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Ich überlege schon seit längerem, mir eine Smartwatch zu bauen und ein 
ganz wesentliches Problem ist die Akkulaufzeit. Da wird die Idee schon 
sehr interessant, in die Rückseite der Smartwatch ein Peltierelement (so 
ca. 30×30 mm) einzubauen, welches dem Träger etwas thermische Energie 
entnimmt und so die Energieversorgung der Uhr übernimmt und dann vlt. 
noch einen ganz kleinen Akku, falls der Träger mal friert oder die Uhr 
abnimmt. ;)

Hier http://www.deltron.ch/pdf/produkte/peltier/Generating_TEMs.pdf gibt 
es eine ganz interessante Liste mit Peltierelementen, die speziell zur 
Erzeugung elektrischer Energie gedacht sind. Auf der zweiten Seite ist 
ganz oben der erste Eintrag in der Tabelle interessant:

Bei einer Temperaturdifferenz von 100K (50°C vs. 150C) gibt das Element 
1,5W Leistung ab (!) bei einer Spannung von 1,63V (ein kleiner 
Schaltregler müsste halt rein).

Meine Bedenken sind folgende: Funktioniert so ein Peltierelement 
überhaupt schon bei ca. 5K Temperaturdifferenz, ist die Abgabeleistung 
halbwegs proportional zur Temperaturdifferenz, ist nicht vlt. der 
Wärmewiderstand zwischen Haut und Uhr viel zu groß und ist das nicht 
unangenehm kühl am Handgelenk?
Hat jemand von diesem Thema mehr Ahnung als ich?

Viele Grüße,

Fabian

von Harald W. (wilhelms)


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Fabian S. schrieb:

> Smartwatch mit Peltierelement betreiben

Wie willst Du denn die kalte Seite Deines Thermo-(peltier-)elements
kühlen?

von Fabian S. (fabian31415)


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Die kalte Seite des Peltierelements wollte ich einfach mit dem Gehäuse 
der Uhr kühlen (vlt. aus Alu?). Die Wärme sollte also ganz passiv an die 
Umgebung abgestrahlt werden. Sofern sich keine wärmeisolierende Kleidung 
zwischen Uhr und Umgebung befindet, dürfte da ja auch eine 
Temperaturdifferenz von ein paar Kelvin entstehen... Ich frage mich halt 
bloß, ob das Peltierelement erst bei größeren Differenzen gut/überhaupt 
zu funktionieren beginnt...

Fabian

von Oldie (Gast)


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Energy Harvesting lohnt sich!
Bisher leider nur für die Leute, die irgendwas in diesem
Zusammenhang VERKAUFEN...

Bisher ist das ein eher esoterisch orientiertes Gebiet
der Elektronik. - Aber:

In diesem Datenblatt von deltron.ch werden ja immerhin ein
paar (delta-T = 100 K) Aufbauten mit Daten versehen!

Mein Vorschlag (wenn du das Geld dafür verschmerzen kannst):
Kauf dir das billigste Element und probier mal folgendes:

Kupferfläche zum Unterarm - TGM-Element - hocheffektiver
Kühlkörper zur Umgebungsluft.

Sollte sich dabei elektrische Energie nachweisen lassen, die
bei Außentemperaturen von 25 °C auch nur annähernd deine
Smartwatch betreiben könnte, geht die Herausforderung los,
dies für ein brauchbares Produkt (ohne voluminösen
Kühlkörper) umzusetzen.

Für die Daten des Tests würden sich hier viele bedanken!


Meine Meinung: DAS WIRD NIX!

Selbst wenn man davon ausgeht, dass 5 °C Differenz (1/20 von
100 °C Differenz) eben 1,5 W / 20 = 75 mW erbringen, musst
du die erforderlichen Flächen auch thermisch gut an den Arm
und die Umgebung koppeln. Sonst sind es schnell nur 1/2 = 38 mW,
oder weniger.
Und die paar 100 mV musst du noch verlustarm auf die
Betriebsspannung wandeln: bleiben 30 mW, oder weniger.

Reicht das?
Will man sowas am Arm tragen?

von Fabian S. (fabian31415)


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Danke für die Rechnung! Die relativ optimistischen 30mW wären ja fast 
genug, um eine Smartwatch zu powern. Ich gehe zur Zeit von 24mW für das 
Bluetoothmodul plus 150µW für das 3-Achsen-Accelerometer plus 1mW für 
den AVR aus. Bei dem Display habe ich noch keine Entscheidung getroffen, 
vlt. so ein OLED- (80mW) oder ePaper- (noch keines gefunden) Ding.
Ich bin noch gespannt, wer alles Wissen zu diesem Thema hat, ansonsten 
wird ausprobiert!

Grüße,
Fabian

von Dirk J. (dirk-cebu)


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Fabian S. schrieb:
> ... und dann vlt. noch einen ganz kleinen Akku, falls der Träger mal friert oder 
die Uhr abnimmt. ;)
Laß alles weg - das Peltier Element, den Spannungswandler und sonstiges 
Gedöns - nimm nur den Akku und fertig. Oder nimm eine Solarzelle oder so 
einen "Schüttelmagneten", der bei jeder Armbewegung den Akku nachlädt.

von Olaf (Gast)


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> Ich bin noch gespannt, wer alles Wissen zu diesem Thema hat,
> ansonsten wird ausprobiert!

An meinem Arm haengt jetzt seit >10Jahren eine Smartwatch. Hab ich noch 
in D-Mark bezahlt. :-)
Ist eine Casio G-Shock mit Temperatur/Hoehen/Tiefen/Luftdruck, Compass 
und 70V Generator fuer die Luminiszenzbeleuchtung. Die laeuft die ganze 
Zeit mit einem Lithiumakku und einer sehr kleinen Solarzelle. (130mm^2)
Die Solarzelle ist ein kleiner Ring aussen um das Display.

Sowas ist also problemlos moeglich wenn der Entwickler smart genug ist. 
:-)

Genauer gesagt erstaunt es mich langsam das der Lithiumakku (in Form 
einer Knopfzelle) so viele Jahre durchgehalten hat.

Interessant aus antropologischer Sicht sind die aktuellen Smartwatches 
weil ich mir eher "DOOF" auf die Stirn taetowieren wuerde als mit einem 
technisch derart minderwertigen Teil rumzulaufen das jede Nacht an das 
Ladergeraet muss. Es wundert mich das die Firmen versuchen so einen 
Murks zu verkaufen obwohl es doch besser ginge.

Olaf

von Olaf (Gast)


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Ich sehe gerade das es von Casio auch eine neue coole Smartwatch gibt:

http://world.g-shock.com/us/en/ble/#14082542184611&Lists_h_324

Anleitung gibt es hier:

http://support.casio.com/de/manual/manualsearch.php?cid=009&MODULE=3418

Die wuerde ich mir zwar nicht kaufen weil ich sie haesslich finde, aber 
immerhin sieht man da das eine Bluetoothkommunikation fuer 2Jahre mit 
einer CR2032 moeglich ist. Wenn man also nicht so bloed ist und Android 
auf der Uhr laufen laesst dann kommt man in Bereiche wo eine Batterie 
ausreicht.

Olaf

von Olaf (Gast)


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Oh..und schaut euch mal das Werbevideo auf der Casioseite an. Da zeigt 
das die Leute bei Casio schon SEHR lange ueberlegen mussten damit denen 
ein Grund einviel warum man eine Smartwatch braucht. :-D

Olaf

von Dirk J. (dirk-cebu)


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"einviel"?

von Teo D. (teoderix)


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Dirk J. schrieb:
> "einviel"?

Da hab ich aber zweiviel :)

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