Integration von Sensor-Aktor-Funkionsmaterialien für die Realisierung energieautarker binärer Sensoren

Conference: Technologien und Werkstoffe der Mikrosystem- und Nanotechnik - 2. GMM-Workshop
05/10/2010 - 05/11/2010 at Darmstadt, Germany

Proceedings: Technologien und Werkstoffe der Mikrosystem- und Nanotechnik

Pages: 5Language: germanTyp: PDF

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Authors:
Frank, Thomas; Steinke, Arndt (CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik und Photovoltaik GmbH)
Gerlach, Gerald (TU Dresden, Institut für Festkörperelektronik)

Abstract:
Die Prozessregelung von nahezu 70 % aller technischen und nicht-technischen Prozessen erfolgt auf Basis von Grenzwertparametern. Fast die gesamte Sensorik in der Gebäudeautomatisierung 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 Änderung von Umweltgrößen mit einer Form- oder Volumenänderung reagieren. Die auf diese Weise generierte mechanische Arbeit schließt oder öffnet in Abhängigkeit von der entsprechenden Messgröße elektrische Kontakte. Der große Vorteil dieser Sensoren besteht darin, dass sie vollkommen auf elektrische Energie verzichten können. Dieses Sensorkonzept bietet die Möglichkeit, völlig neue, intelligente Funktionsmaterialien einzusetzen, die nicht wie üblich elektrisch oder optisch auf die Messgröße reagieren, sondern geometrisch-mechanisch. Die Verbindung dieser Funktionsmaterialien mit einem mechanischen Mikroschalter ergibt einen neuartigen binären leistungslosen Sensor. Relevante Messgrößen können z. B. Temperatur, Druck oder Luftfeuchte, aber auch chemische Größen sein. Bei Über- oder Unterschreiten einer bestimmten Grenze führt die Formänderungsarbeit zum Schalten des Mikroschalters und erst dann zu einem elektrisch relevanten Vorgang.