Sensortechnologie Batterieloser Internetsensor schützt Kunstobjekte

Redakteur: Robert Horn

Temperatur, Feuchtigkeit oder Luftdruck müssen in Museen, Bibliotheken und Archiven exakt überwacht werden. Freiburger Forscher haben nun den weltweit ersten batterielosen Internetsensor entwickelt. Er versorgt sich mithilfe einer speziellen Solarzelle für den Innenraum mit Energie und versendet die Messwerte von mehreren 10.000 gekoppelten Mini-Sensoren über WLAN oder GSM direkt ins Internet.

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Die neu gegründete Endiio GmbH ist ein Spin-off des Instituts für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg.
Die neu gegründete Endiio GmbH ist ein Spin-off des Instituts für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg.
(Bild: Endiio)

Eine Basisstation wird dabei nicht mehr benötigt. Im Internet können die Daten dokumentiert und Alarm-Benachrichtigungen per E-Mail oder SMS automatisch an die Verantwortlichen versendet werden. Auf der Exponatec in Köln, 18. bis 20. November 2015, stellt die Forschungsgruppe um Dr. Tolgay Ungan in Halle 3.2 am Stand D.065 der endiio GmbH den Sensor erstmals vor. Die neu gegründete endiio GmbH ist ein Spin-off des Instituts für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg.

Zehntausende von Mini-Sensoren werden nur bei Bedarf geweckt

Der Internetsensor verwendet eine patentierte Wake-up Funktechnologie, mit der mehrere Zehntausend Mini-Sensoren bei Bedarf aus dem Tiefschlaf „aufgeweckt“ und die Messdaten eingesammelt werden können. Dadurch ist das System gegenüber herkömmlichen Funklösungen 10.000 Mal sparsamer. Sowohl der Internetsensor als auch die Mini-Sensoren werden von der Innenraum-Solarzelle mit Energie versorgt und können auch bei schwachen Lichtverhältnissen betrieben werden. Nötig sind mindestens 50 Lux. Unter 50 Lux Umgebungslicht kann mit einem integrierten Energiepuffer eine Betriebszeit von mehreren Jahrzehnten sichergestellt werden.

Einfachheit trifft Wirtschaftlichkeit

Damit entfallen Zusatzkosten für Basisstationen und Batteriewechsel. Neu ist auch der Einsatz spezieller Beschichtungen an der Solarzelle, mit denen die Komponenten farblich an die Ausstellungsräume angepasst werden können. Das Überwachungssystem verwendet die neuste Generation von Multisensoren der Firma Bosch Sensortec GmbH, die nicht mehr nachkalibriert werden müssen. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten für eine kostengünstige und wartungsfreie Überwachung der klimatischen Bedingungen in Museen. Sogar Besucherströme könnten mithilfe der verwendeten Gassensoren identifiziert werden.

Praxisnahe Entwicklung

„Die Anforderungen an den Sensor in der Praxis haben wir intensiv mit dem Deutschen Museum diskutiert“, sagt Tolgay Ungan. Anforderungswünsche der Experten sind bereits in die Entwicklung mit aufgenommen worden.

Am Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg wird schon lange an sogenannten Energy-Harvesting Technologien geforscht, mit dem Ziel, Mikrosysteme energieautark und damit batterielos betreiben zu können. Sie sollen sich aus der Umgebung mit Energie versorgen, Sensorwerte aufnehmen und diese drahtlos versenden. Bisher konnten diese Mikrosysteme ihre Energie aus mechanischer Bewegung, Temperaturdifferenz (Peltier-Effekt), Licht (Solarzelle) oder sogar Blutzucker (Brennstoffzelle) gewinnen, aber erst nach längerem Energiesammeln ein Funksignal an eine immer erreichbare Basisstation übermitteln.

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