Batterielose Smart Homes

Die Forscher Dr. Christian Ortolf, Taimur Aftab und Sergio Gutierrez vom Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg möchten Sensoren, basierend auf der Technologie von Surface Acoustic Waves (SAW), für den Smart-Home-Bereich entwickeln. Die draht- und batterielosen Sensoren sollen bisher erhältliche batteriebetriebene Produkte ersetzen und so ressourcensparender und umweltschonender sein als gängige Lösungen. Unterstützt wird das Team beim Gründen seines Start-ups „SenSAWtious“ von Prof. Dr. Leonhard Reindl, dem ehemaligen Inhaber der Professur für Elektrische Mess- und Prüfverfahren am IMTEK und von Prof. Dr. Stefan J. Rupitsch, dem neuen Inhaber der Professur für Elektrische Messtechnik und Eingebettete Systeme, ebenso am IMTEK. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Vorhaben ab Mai 2021 ein Jahr lang mit einem EXIST-Gründerstipendium in Höhe von 147.800 Euro.

Akustische Oberflächenwellen, auf Englisch Surface Acoustic Waves, sind Schallwellen, die sich flach auf einer Oberfläche in zwei Dimensionen ausbreiten. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit solcher Wellen hängt von der mechanischen Verformung des Materials, der Temperatur und von Ablagerungen auf der Oberfläche ab. Mithilfe dieser verschiedenen Abhängigkeiten können SAW-Sensoren chemische und physikalische Größen genau erfassen, sodass sie beispielsweise zur Temperatur- und Druckbestimmung eingesetzt werden. Zum Auslesen der Daten stehen die drahtlosen Sensoren über eine Antenne mit einem Lesegerät in Funkverbindung.

„Bislang werden SAW-Sensoren im Smart-Home-Bereich nicht eingesetzt, da die Sensoren nicht reichweitenstark genug sind, um über die erforderliche Distanz auslesbar zu sein und die Lesegeräte zu teuer sind“, sagt Christian Ortolf. Durch die batterielose Energieversorgung und ihre Langlebigkeit seien SAW-Sensoren jedoch umweltfreundlicher und komfortabler in der Nutzung als bestehende Produkte. Um die Sensoren nutzen zu können, wird das Team auch günstigere SAW-Leser entwickeln, die als eine Brücke zum normalen Smart-Home-System dienen. Die Sensoren können den Smart-Home-Nutzerinnen und -Nutzern so zum Beispiel via Handynachrichten mitteilen, ob beim Verlassen des Hauses noch ein Fenster offen ist und die Heizung deswegen unnötig heizt.

Bei der Entwicklung der Sensoren hilft dem Team die Physiksimulationssoftware DESMA. „Die Software erlaubt uns, den Designprozess der SAW-Bauelemente von vielen Monaten auf wenige Wochen zu reduzieren, weswegen wir bereits Anfragen zum Co-Design mit anderen Firmen haben“, sagt Ortolf. Als Auftakt soll ein Sensor entwickelt werden, der die Öffnung von Fenstern und Türen registriert. Langfristig möchte sich das Gründerteam aber auch mit weiteren batteriefreien Produkten im Smart-Home-Markt und der Industrie positionieren.

Weitere Informationen zum EXIST-Gründerstipendium