Integration von Sensor-Aktor-Funkionsmaterialien fur die Realisierung energieautarker binarer Sensoren

摘要

Die Prozessregelung von nahezu 70% aller technischen und nicht-technischen Prozessen erfolgt auf Basis von Grenzwertparametern. Fast die gesamte Sensorik in der Gebaudeautomatisierung basiert auf der Zweipunktregelung. Zielstellung ist es generell, solche Sensorsysteme energiesparsam oder am besten energieautark zu realisieren. Energieautark sind Sensoren, wenn sie aus dem aktuellen Umfeld mit Energie versorgt werden. Beim Energie Harvesting wird dazu die Umgebungsenergie in elektrische Energie gewandelt. In diesem Beitrag wird ein anderer Weg beschritten, indem die Umgebungsenergie direkt zum Schalten elektrischer Kontakte genutzt wird. Verwendung finden dazu Funktionsmaterialien, die sehr sensitiv und definiert auf die Anderung von Umweltgrossen mit einer Form- oder Volumenanderung reagieren. Die auf diese Weise generierte mechanische Arbeit schliesst oder offnet in Abhangigkeit von der entsprechenden Messgrosse elektrische Kontakte. Der grosse Vorteil dieser Sensoren besteht darin, dass sie vollkommen auf elektrische Energie verzichten konnen. Dieses Sensorkonzept bietet die Moglichkeit, vollig neue, intelligente Funktionsmaterialien einzusetzen, die nicht wie ublich elektrisch oder optisch auf die Messgrosse reagieren, sondern geometrisch-mechanisch. Die Verbindung dieser Funktionsmaterialien mit einem mechanischen Mikroschalter ergibt einen neuartigen binaren leistungslosen Sensor. Relevante Messgrossen konnen z.B. Temperatur, Druck oder Luftfeuchte, aber auch chemische Grossen sein. Bei Uber- oder Unterschreiten einer bestimmten Grenze fuhrt die Formanderungsarbeit zum Schalten des Mikroschalters und erst dann zu einem elektrisch relevanten Vorgang.