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EU-Projekt AMANDA: Eine energieautarke, smarte Sensorkarte

Sensoren im Kreditkartenformat: Auf engstem Raum verbinden ZHAW-Forschende dafür Software- und Hardware-Komponenten miteinander. Das kompakte Messgerät ist das ambitionierte Ziel eines europäischen Forschungsprojekts.

Längst sind wir mitten drin im Internet of Things: Viele Dinge sind bereits vernetzt, bei vielen weiteren ist das Potenzial dazu da. Um die Möglichkeiten optimal zu nutzen, sind einfache und kompakte Lösungen gefragt. Eine solche ist das Ziel des europäischen Forschungsprojekts AMANDA. Zusammen mit sieben weiteren Institutionen aus sechs Ländern entwickelt die ZHAW School of Engineering eine autonome Smart Sensing Card (ASSC). Im Format einer Kreditkarte wird sie eine ganze Palette an Sensoren beinhalten, um ihre unmittelbare Umgebung zu messen: Ob Lichtverhältnisse, Lärm und CO2-Gehalt, oder Temperatur, Luftdruck und -feuchtigkeit – die Karte weiss Bescheid. Die Messwerte werden automatisch an die gewünschten Empfänger übertragen. Ein Mikroprozessor steuert das Messen und Senden der Daten. Die dazu nötige elektrische Energie gewinnt die Karte mittels Energy Harvesting aus der Umgebungsbeleuchtung und speichert sie in einer Batterie.

Viele Szenarien möglich

Die konkreten Anwendungsbereiche sind vielfältig: Angenommen, man nutzt die ASSC in einem smarten Gebäude, kann sie beispielsweise die Raumtemperatur und die Lichtverhältnisse kontrollieren. So würde sich automatisch die Heizung oder das Licht einschalten, wenn es zu kalt oder zu dunkel wird. Der CO2-Sensor kann die Luftqualität überwachen oder als Rauchmelder bei einem Brand Alarm schlagen. Des Weiteren ist es möglich, die Karte als Tracker zu nutzen, um Dinge und Personen in Echtzeit zu lokalisieren. «Es gibt viele denkbare Szenarien und Einsatzmöglichkeiten, privat wie geschäftlich», sagt Marcel Meli, der das Projekt seitens ZHAW leitet.

Know-how in Low Power Embedded Systems

Alle Komponenten sollen auf engstem Raum in der höchstens drei Millimeter dicken ASSC zu einem funktionierenden System orchestriert werden. Am ZHAW-Institute of Embedded Systems entwickelt Marcel Meli mit seinem Team die dazu nötige Low Power-Architektur: «Unsere Aufgabe ist es, Software und Hardware in einem hocheffizienten Power-Management zu verbinden», so Meli. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf den drahtlosen Systemen und der Low Power-Positionierung. «Ortungstechniken wie GPS benötigen viel Energie, deshalb setzen wir in dieser Anwendung auf LoRaWAN und Bluetooth Smart», erklärt der Forscher. Für die Datenübertragung in der näheren Umgebung kommt ausserdem auch Near Field Communication (NFC) zum Einsatz.

So kompakt und effizient wie noch nie

Mit ihrer Vision eines so kompakten und dünnen Systems setzen die Forschenden im Projekt AMANDA neue Massstäbe. «Dieses kleine Gerät wird seine Umgebung protokollieren können und sich dabei auch noch völlig autonom mit Energie versorgen», fasst Marcel Meli zusammen und fügt abschliessend hinzu: «Die hocheffizienten Einzelkomponenten werden darüber hinaus unabhängig von diesem Projekt auch für andere Anwendungen einen grossen Fortschritt bringen.»

Mehr Informationen zum Projekt AMANDA: https://amanda-project.eu

Auf einen Blick

Beteiligte Institute und Zentren:

Projektpartner:

  • CERTH, Griechenland (Koordination)
  • Penta, Kroatien
  • E-peas, Belgien
  • IMEC, Niederlande
  • Lightricity, England
  • Ilika, England
  • Microdul, Schweiz

Finanzierung: Europäische Union

Projektdauer: 2019-2021