Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kabelloser Fensterwächter

03.09.2012
Fensterkontakte melden, ob Fenster offen oder zu sind. Doch in der Regel sind diese Sensoren drahtgebunden. Forscher haben jetzt gemeinsam mit Industriepartnern ein neuartiges System entwickelt, das ohne Kabel und Batterie auskommt. Energie bezieht es aus der Umwelt – aus Licht und der Umgebungswärme.

Eine Schlechtwetterfront zieht herauf, der Wolkenbruch steht kurz bevor. Wer jetzt unterwegs ist, und seine Fenster nicht geschlossen oder trotz Kontrollgang ein Zimmer übersehen hat, könnte bei seiner Rückkehr mit einer nassen Überraschung rechnen.


Der am Fensterrahmen angebrachte Sensorknoten überträgt die Daten über ein drahtloses Sensor- netzwerk an die Zentrale. Der hier dargestellte Prototyp des Funkkastens (links im Bild) wird im fertigen System im Sensorgehäuse (rechts oben im Bild) eingebaut sein. © Fraunhofer IIS

Doch das muss nicht sein, dank einem neuen Sensorsystem lassen sich solche Situationen künftig vermeiden. Im Fensterrahmen platziert, erkennt der Sensor, ob ein Fenster offen, geschlossen, gekippt oder angelehnt ist und sendet diese Information an eine Basisstation an der Eingangstür. So sieht der Bewohner beim Verlassen des Hauses auf einen Blick, welche Fenster offen stehen. Da das System auch Fernabfragen ermöglicht, können Nutzer ihre Fenster sogar von unterwegs per Smartphone kontrollieren. Forscher am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen und Nürnberg haben das Produkt in enger Kooperation mit der Calwer Seuffer GmbH & Co. KG entwickelt – einem Industriepartner, mit dem sie seit mehr als zehn Jahren zusammenarbeiten.

Die intelligente Fensterkontrolle basiert auf dem HallinOne®-Sensor des IIS – einem 3D-Magnetfeldsensor, der bereits serienmäßig in Waschmaschinen verbaut ist, um dort die Position und Lage der Wäschetrommel zu bestimmen. »Wir haben unsere Technologie für die Anwendung am Fenster angepasst. Der am Innenrahmen angeklebte fingernagelgroße Sensor erkennt die Fenster- und Hebelpositionen, indem er die Winkelabweichungen und -bewegungen des Magneten misst, der sich am unteren Fensterflügelrand befindet. Ist das Fenster zum Beispiel verriegelt, verschiebt sich der Magnet nach rechts«, erklärt Klaus-Dieter Taschka, Ingenieur am IIS.

»Der Sensor erkennt sogar, wenn es vermeintlich geschlossen, eigentlich aber nur angelehnt ist. Kein anderes System ist dazu in der Lage«. Darüber hinaus ist es manipulationssicher und kann daher als Einbruchschutz genutzt werden: Der Magnet lässt sich physikalisch nicht entfernen, ohne dass der Sensor dies registrieren würde.

Drahtlose Funkübertragung

Eine ebenfalls im Rahmen angebrachte Funkeinheit, bestehend aus Mikrocontroller und Sensorknoten, nutzt die s-net® Technologie des IIS für die extrem energiesparende, drahtlose Datenübertragung an eine Zentrale. Diese kann ein PC, ein Handy, ein Tablet oder auch ein Raumcontroller sein. »Das drahtlose s-net-Sensornetz ist ein Multi-Hop-Netz, bei dem die Informationen zwischen einzelnen Sensorknoten und dem Masterknoten in der Zentrale ausgetauscht werden«, erläutert Taschka. Die Funkreichweite zwischen den Knoten – also von Fenster zu Fenster – beträgt etwa 20 bis 30 Meter. Durch die Multi-Hop-Fähigkeit des Systems lässt sich eine große Fläche abdecken, daher eignet es sich auch für den Einsatz in Unternehmen. In Bürogebäuden installiert, könnte es dem Pförtner die Daten übermitteln und so den Kontrollgang durch sämtliche Büros ersparen.

Eine weitere Besonderheit des Fensterwächters: Das Gerät kommt ohne Kabel und Batterie aus. Der Sensor bezieht seine Betriebsenergie aus der Umwelt. Energy Harvesting nennen Experten die zugrunde liegende Technologie, bei der aus alltäglichen Quellen wie Luftströmungen und Vibrationen oder – wie in diesem Fall – aus Licht und der Umgebungstemperatur Energie gewonnen wird. Im Fensterrahmen angebrachte Thermogeneratoren wandeln die Wärme in Strom um. Zudem versorgen am äußeren Fensterrahmen befestigte Solarzellen den 3D-Sensor mit Energie. »Bei unseren Tests hat dies sogar an nach Norden ausgerichteten Fenstern funktioniert«, sagt Andreas Buchholz, Abteilungsleiter Forschung und Entwicklung bei Seuffer.

Doch das System ist natürlich nur dann alltagstauglich, wenn sämtliche Sensoren einwandfrei arbeiten. Um dies prüfen zu können, wurde jeder Chip mit einer Spule ausgestattet, die ein Magnetfeld aufbaut, wenn sie unter Strom gesetzt wird. Erfolgt daraufhin ein Signal, ist der Sensor intakt.

»Die Fensterkontrolle ist das Ergebnis eines regen Ideenaustauschs, den wir seit Jahren mit den Fraunhofer-Forschern pflegen«, sagt Buchholz. Das Fenster inklusive Sensor, Magnet, Funkeinheit und Solarzellen liegt derzeit als Prototyp vor. Ende des Jahres soll es in Serie gefertigt werden. Die Produktion übernimmt das Calwer Unternehmen, das auch die Elektronik entwickelt und das Gehäuse hergestellt hat.

Klaus-Dieter Taschka | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/september/kabelloser-fensterwaechter.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits
15.12.2017 | Forschungszentrum Jülich GmbH

nachricht Neues Epidemie-Management-System bekämpft Affenpocken-Ausbruch in Nigeria
15.12.2017 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik