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Bachelorarbeit: Sensor am Headset-Stecker eines Smartphones

Nicht hören, sondern fühlen

Der Headset-Stecker eines Smartphones dient normalerweise als Anschluss für die Kopfhörer. Die Elektrotechnik-Absolventen Tobias Grieder und Rico Jud beweisen in ihrer Bachelorarbeit, dass er auch für andere Anwendungen eingesetzt werden kann.

Moderne Smartphones verfügen über diverse interne Sensoren. Der Nachteil: Diese Sensoren werden oft von der hardwareeigenen Wärme beeinflusst. Die Folge sind ungenaue Messwerte beispielsweise bei der Temperatur. Die Elektrotechnik-Absolventen Tobias Grieder und Rico Jud haben in ihrer Bachelorarbeit eine Anwendung entwickelt, die einen Sensor extern über den Headset-Stecker des Smartphones betreibt und ausliest. Der Sensor benötigt dabei keine eigene Batterie, sondern wird über den Stecker mit Strom versorgt. Für ihr System haben die Absolventen sowohl eine App für das Android-Betriebssystem als auch eine Software für einen Mikrocontroller sowie die Elektronik entwickelt.

Möglichst wenig Strom benötigen

Zunächst haben Tobias Grieder und Rico Jud analysiert, wie viel Strom über den Headset-Stecker zur Verfügung steht. «Wir haben Smartphones verschiedener Hersteller ausgemessen und unterschiedliche Ergebnisse erhalten», so Tobias Grieder. «Nur eines lieferte genügend Energie für unsere Anwendungsidee.» Nachdem sich die Absolventen also für ein Smartphone entschieden hatten, folgte die Frage nach dem geeigneten Sensor. «Wir haben zunächst einen CO2-Sensor gewählt, weil es den nicht schon integriert im Smartphone gibt», erklärt Rico Jud. «Bei den ersten Versuchen zeigte sich aber, dass dieser zu viel Strom verbraucht.» Die Absolventen wechselten deswegen zu einem sparsameren Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor

Alle Komponenten entwickelt

Den Datentransfer zwischen dem Smartphone und dem Sensor übernimmt ein Mikrocontroller. Die dazu nötige Software haben Tobias Grieder und Rico Jud selbst entwickelt. Die Energieversorgung dieser Komponenten erfolgt über ein ebenfalls selbst entwickeltes Speisungsnetzwerk. «Mit der App können Messwerte der Temperatur und Luftfeuchtigkeit separat angefordert und dargestellt werden», sagt Tobias Grieder. «Es ist ausserdem möglich, mit einer Langzeitmessung automatisch Messwerte über eine einstellbare Intervallzeit anzufordern und darzustellen.» Schliesslich haben die Absolventen die komplette Elektronik mit dem Speisungsnetzwerk, dem Mikrocontroller und dem Sensor für einen Prototyp aufgebaut. 

«Wir haben es geschafft, Energie- und Datentransfer erfolgreich über einen Headset-Stecker zu kombinieren.»

Rico Jud

Anspruchsvolle Kombination

Der erstellte Prototyp wird ausschliesslich über den Headset-Stecker – also ohne eigene Batterie – betrieben. «Wir haben es geschafft, Energie- und Datentransfer erfolgreich über einen Headset-Stecker zu kombinieren», so Rico Jud. «Das Ganze sieht vielleicht etwas nach Spielerei aus, aber diese Bachelorarbeit hat viele Fachdisziplinen aus der Elektrotechnik erfordert.» Künftige Studierende könnten die Arbeit fortsetzen. «In weiteren Entwicklungsschritten sollte das Ziel sein, die Stromaufnahme sowie die Grösse der Elektronik zu reduzieren und den Datendurchsatz zu erhöhen», meint Tobias Grieder. Vor allem in Bezug auf den Datentransfer haben die Absolventen die Anwendung sehr flexibel aufgebaut. Softwareteile können einfach ausgetauscht oder in Zukunft noch erweitert werden.

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