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12 2022 Elektronik 21 EmbEddEd SyStEmS renz des TEG eine passende Ladespannung für einen Kondensator Dieser Kondensator versorgt dann das Funkmodul und kann die Strompulse für das Versenden der Mioty-Telegramme liefern Eine Temperaturdifferenz von 4 Kreicht aus um alle 15 min ein Funktelegramm zu versenden Ein anderes Beispiel nutzt eine piezoresistive Dünnschicht als Sensor zur Erfassung der Vorspannkraft einer Schraubverbindung Bild 8 Der Sensor wird in eine Unterlegscheibe integriert und über ein Kabel mit einem Gehäuse verbunden in dem sich das Funkmodul und die Energieversorgung befinden Der Energiebedarf kann dabei entweder über Solarzellen auf dem Gehäuse oder über einen Thermogenerator im Gehäuse gedeckt werden Das Gehäuse kann auf dem Schraubenkopf montiert werden und der Thermogenerator nutzt die Temperaturdifferenz zwischen Schraubenkopf und Umgebung Auch in diesem Beispiel werden Sensordaten je nach Energieausbeute im Abstand von einigen Minuten bis Stunden erfasst und übertragen Bei einer solaren Energieversorgung reicht eine Beleuchtungsstärke von 500 Lux aus um Messwerte alle 30 min zu erfassen und zu übertragen Bei 18 000 Lux einer typischen Beleuchtungsstärke im Freien können Daten alle 30 s übertragen werden Für eine thermische Energieversorgung sind 8 K Temperaturdifferenz nötig um eine Übertragungshäufigkeit von 30 min zu realisieren Typische Anwendungsbeispiele sind die Überwachung von kritischen Schraubverbindungen an Windkraftanlagen Brücken Maschinen oder Fahrzeugen Bei dem Sensor handelt es sich um eine Entwicklung des Fraunhofer-Instituts für Schichtund Oberf lächentechnik IST des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF des Fraunhofer-Instituts für Angewandte und Integrierte Sicherheit und des Fraunhofer IIS Auch Mobilfunktechniken wie LTE-Cat NB1 lassen sich für energieautarke Sensorsysteme nutzen die mit Energy Harvesting betrieben werden Dies stellt jedoch aufgrund des höheren Energiebedarfs der Mobilfunkstandards höhere Anforderungen an die Entwicklung und Auslegung der Energieversorgung Am Fraunhofer IIS existiert ein energieautarkes Trackingsystem ENTRAS Bild 9 das über ein Multi-Source-Energiemanagement die Möglichkeit bietet unterschiedliche Energiewandler wie Solarzellen Thermogeneratoren oder Vibrationswandler zur Energieversorgung zu nutzen Herausforderung hier ist eine leckstromarme Speicherung der Energie mit hohem Wirkungsgrad zu realisieren Typische Einsatzgebiete solcher energieautarker Mobilfunksensoren sind beispielsweise das Verfolgen von Containern oder das Überwachen von Nutztieren oder Arbeitern in kritischen Umgebungen hs tobias dräger stammt aus der Region Erlangen und studierte an der dortigen Friedrich-Alexander-Universität Elektrotechnik mit dem Schwerpunkt Automatisierungstechnik Sensorik Seit Abschluss seines Studiums 2007 arbeitet er am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS mit den Schwerpunkten RFID-Technik und deren Anwendung Embedded Hardware sowie Funkübertragungstechniken 2018 übernahm er die Leitung der Gruppe »RFID und induktive Sensorsysteme« die neben den Themen Embedded Hardware kontaktlose Energieund Datenübertragung LTE-Cat NB1 und RFID auch das Thema der induktiven Nahfeldortung IndLoc bearbeitet Ein Schwerpunkt ist dabei auch die Beratung von Unternehmen zum Thema IoT tobias draeger@iis fraunhofer de dr Peter Spies studierte Elektrotechnik an der Universität Erlangen-Nürnberg und schloss das Studium 1997 als Diplom-Ingenieur ab 2010 beendete er seine Dissertation zum Thema Energieeinsparung in mobilen Kommunikationsgeräten Seit 1998 arbeitet er am Fraunhofer IIS in der Abteilung Leistungsoptimierte Systeme Er beschäftigte sich mit Multi-Standard-Eingangsstufen und System-Simulationen für Kommunikationsanwendungen Seit 2001 ist er Gruppenleiter der Gruppe »Integrierte Energieversorgungen« wo er Forschungsund Entwicklungsprojekte aus dem Bereich Powerund Batteriemanagement Energieübertragung und Energy Harvesting bearbeitet Schwerpunkte seiner Gruppe sind die Entwicklung von elektronischen Schaltungen und Systemen sowie der applikationsspezifischen Software Anwendungsbeispiele sind Funksensoren und Sensornetze sowie Trackingsysteme Seit 2018 gehört seine Gruppe zur Abteilung Energieautarke Funksysteme Weiterhin ist er seit 2018 Geschäftskoordinator für das Geschäftsfeld IoT-Systeme peter spies@iis fraunhofer de Wolfram Strauß geboren und aufgewachsen in Nürnberg hat an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Elektrotechnik mit dem Schwerpunkt Kommunikationstechnik studiert Seit seinem Abschluss 1994 arbeitet er am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in verschiedenen Gebieten der Funkkommunikation zuletzt im Bereich LPWAN Mioty LoRa LTE-Cat NB1 LTE-Cat M Ein besonderes Interesse gilt der automatischen Erfassung von Daten zur Energieaufnahme und darauf aufbauend der Simulation von Systemlaufzeiten im Batteriebetrieb wolfram strauss@iis fraunhofer de