8 spannende Sensorsysteme der Fraunhofer-Institute

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3. Wie Vibrationen eine Batterie ersetzen können

Vibrationen liefern Energie, mit der sich elektronische Kleingeräte aufladen lassen: Beispielsweise erhalten Sensoren, die die Kühltemperatur überwachen oder GPS-Empfänger, die die Position der Waren orten, auf diese Weise Strom. Energy Harvesting nennen Experten die zugrunde liegende Technologie, bei der aus alltäglichen Quellen wie Temperatur- und Druckunterschieden, Luftströmungen, mechanischen Bewegungen oder Vibrationen Energie gewonnen wird. Doch reicht diese tatsächlich aus, um elektronische Mikrosysteme zu versorgen?

Auskunft darüber gibt der Datenlogger des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS. Das kompakte System analysiert und charakterisiert das nutzbare Energiepotenzial, in diesem Fall die bei der Fahrt erzeugten Schwingungen. Es misst entscheidende Parameter der Vibrationsquelle wie beispielsweise Amplitude und Frequenzspektrum der Beschleunigung. Bisherige Tracking-Systeme funktionieren nur mit Batterie. Diese müssen jedoch immer wieder ausgewechselt werden, was sehr aufwändig und kostspielig ist. Durch Energy Harvesting lassen sich Batterien und Kabel ersetzen.

Bestandteile des Datenloggers sind ein Beschleunigungssensor, ein GPS-Modul, ein Mikrocontroller, eine SD-Karte sowie eine WLAN-Schnittstelle. Der Sensor misst die Beschleunigung. Parallel dazu ermittelt das GPS-Modul die Position des Fahrzeugs und speichert die Daten zusammen mit den Beschleunigungswerten auf die SD-Karte. Anhand dieser Parameter lässt sich die Geschwindigkeit des Zugs und die Verfügung stehende Energiemenge bestimmen.

Der Datenlogger arbeitet bereits in Güterwaggons, Lkw und Maschinenanlagen. In einem aktuellen Projekt soll ein komplettes Trackingsystem entwickelt werden, das neben GSM-Modul und GPS-Empfänger einen Vibrationswandler umfasst, der mechanische in elektrische Energie konvertiert.

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