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Batterielose Funksensoren

Energy Harvesting kann mit kleiner Energie große Industriemaschinen steuern und überwachen

| Autor/ Redakteur: Markus Kreitmair* / Gerd Kucera

Als Energy Harvesting bezeichnet man das Erzeugen von Strom aus etwa der Umgebungstemperatur, aus Vibrationen oder Luftströmungen. Die Anwendung dieser relativ jungen Technikdisziplin beseitigt unerwünschte Einschränkungen durch kabelgebundene Stromversorgung oder wartungsintensive Batterien. Den Nutzen für den Anwender skizziert dieser Beitrag.

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Bewegung, Licht und Temperaturdifferenz liefern jeweils ausreichend Energie, um Funksensoren mit Strom zu versorgen
Bewegung, Licht und Temperaturdifferenz liefern jeweils ausreichend Energie, um Funksensoren mit Strom zu versorgen
( Archiv: Vogel Business Media )

Eine permanente Überwachung von Produktionsmaschinen lässt Störungen frühzeitig erkennen und geeignete Maßnahmen ergreifen. Aktuelle Überwachungssysteme haben jedoch einen Nachteil: Sie müssen meistens aufwendig verkabelt werden. Und Kabel sind teuer, unflexibel und an unzugänglichen Orten nicht einsetzbar. Batterielose Funktechnik jedoch kann eine ideale Alternative zum Überwachen und Steuern von Industrieanlagen sein.

Energie aus der Umgebung schöpfen

Die Firma EnOcean aus Oberhaching bei München entwickelt seit 2001 Funksensormodule, die ihren Strom aus der lokal verfügbaren Umgebungsenergie gewinnen – aus linearer Bewegung, Licht oder Temperaturdifferenz. Die aus der Umgebung gewonnene Energie reicht aus, um ein Funksignal zu versenden und so zum Beispiel die Störung bei einer Produktionsmaschine zu melden. Somit arbeiten die EnOcean-basierten Geräte vollkommen autark. Weil keine Batterien überwacht oder ausgetauscht werden müssen, sind sie zudem völlig wartungsfrei.

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Das Funksignal verwendet die Frequenzbänder 868 MHz und 315 MHz und ist daher weltweit einsatzfähig. Die Telegramme sind nur 1 ms lang und damit rund 100 Mal kürzer als das Signal eines konventionellen Funktasters. Um Sendefehler auszuschließen, wird das Telegramm zufallsgesteuert innerhalb von etwa 30 ms noch zweimal wiederholt. Da die Datenpakete in zufälligen Intervallen verschickt werden, ist die Kollisionswahrscheinlichkeit sehr gering. Auf diese Weise können problemlos hunderte Funkschalter und Funksensoren auf engem Raum installiert und parallel betrieben werden. Jedes EnOcean-Modul hat eine einmalige 32-Bit-Identifikationsnummer, die Überschneidungen mit anderen Funkschaltern ausschließt. Die Reichweite der Funksensoren liegt bei 300 m im Freien und maximal 30 m im Gebäudeinneren.

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