Schwimmender Funkkochfühler

Prototyp Schwimmender Funkkochfühler

Auf einen Blick

Projektleiter/in : Prof. Dr. Juan-Mario Gruber
Projektteam : Simon Mathis
Projektvolumen : CHF 398'539
Projektstatus : abgeschlossen
Drittmittelgeber : KTI
Projektpartner : Fluxron Solutions AG
Kontaktperson : Juan-Mario Gruber

Beschreibung

Es wurde ein schwimmender Funkkochfühler für die Sous-Vide-Garmethode in Grossküchen entworfen. Zur Laufzeitverlängerung der Batterie bezieht das System Energie aus dem sekundären Streufeld des Induktionsherdes mittels Energy Harvesting. Die Kommunikation des Sensors mit der Herdsteuerung und eine Zuweisung des Sensors zu einem Kochfeld (Pairing) wurden prototypisch implementiert. Dabei konnte die Kommunikation aus einem geschlossenen Kochgefäss heraus erfolgreich mittels Bluetooth Low Energy (BLE) getestet werden.
Die BLE-Funkstrecke vom Sensor zur Herdsteuerung wurde durch Signalstärkemessungen verifiziert. Die energetisch günstigste Übertragung der Sensordaten erfolgt im BLE im Advertising Mode. Das Pairing des Sensors zur Kochstelle erfolgt mittels Auswertung des frequenzmodulierten Induktionsfeldes durch den Sensor. Dies ermöglicht auch eine bidirektionale Kommunikation zwischen beiden Kommunikationspartnern.
Ein Prototyp des schwimmenden Funkkochfühlers wurde aufgebaut und erfolgreich getestet. Messungen mit dem Prototyp zeigen das Potential einer Laufzeitverlängerung durch Energy Harvesting. Die Energieausbeute ist abhängig von unterschiedlichen Parametern, insbesondere der Geometrie und der Position des Kochgefässes und des Sensors. Die hier erarbeitete Lösung benötigt daher für den zuverlässigen Betrieb eine Batterie.
Die durchgeführten Untersuchungen zeigen auch, dass ein ausschliesslich durch Energy Harvesting versorgter Sensor denkbar wäre. In Verbindung mit dem Nordic nRF52 konnte der Prototyp in bestimmten Fällen vollständig autark ohne Batterie betrieben werden. Das Setup benötigte für den Kaltstart mit leerem Energiespeicher 90 Sekunden bis zur ersten Messung. Ist das System einmal gestartet, so konnten regelmässig BLE Advertising-Pakete versendet werden. Für einen zuverlässigen Betrieb ausschliesslich mit Energy Harvesting sind weitere Forschungsarbeiten notwendig.

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