Gewinner des Cosima 2017, Teil 4 App-gesteuerte Kindersicherung für Flaschen

Die Studenten Ida Blum, Hendrik Kaiser, Yannick Bendel, Patrick Weifenbach, Nils Demuth und Tobias Niewalda der TU Darmstadt haben die EMKindersicherung entwickelt.
Die Studenten Ida Blum, Hendrik Kaiser, Yannick Bendel, Patrick Weifenbach, Nils Demuth und Tobias Niewalda der TU Darmstadt haben die EMKindersicherung entwickelt.

Am 25. Oktober traten vier Studenten-Teams beim Cosima-Wettbewerb 2017 an. Der zweite Platz ging an das Team »EMKindersicherung«. Das Team hat eine App-gesteuerte Kindersicherung für Flaschen und Behälter entwickelt.

Nichts ist vor kleinen Kinderhänden sicher – auch keine Flaschen mit Kindersicherung. 94.000 Anrufe bei Notfall-Hotlines im Zusammenhang mit Verätzungen und Vergiftungen von Kindern im Haushalt jährlich zeigen, dass Kinder herkömmliche Kindersicherungen an Flaschen spielend leicht umgehen können. 2.500 Kleinkinder müssen sogar ärztlich behandelt werden.

Um diesen Unfällen vorzubeugen, entwickelte das Team der Technischen Universität Darmstadt die »EMKinder­sicherung«. Die Kindersicherung ermöglicht den personifizierten Zugriff auf Haushaltschemikalien und ver­weigert Unbefugten den Zugriff – sie schützt Kinder vor gefährlichen und giftigen Substanzen. Für die Kinder­sicherung wurden die Studenten mit dem zweiten Platz und einem Preisgeld von 750 Euro ausgezeichnet.

Das Schloss für die Flasche

Das Gerät wird über den Deckel einer Flasche gestülpt und mittels Zudrehen einer Blende verschlossen. Ein Sicherungsstift – befestigt an einem elektrothermischen Aktor (ETA) – fährt in die vorgesehene Sicherungsnut, wodurch die Blende nicht wieder aufgeschoben werden kann. Bedient wird die Sicherung über das Smartphone: Zum Öffnen der Sicherung wird eine vom Entwicklerteam selbst programmierte App verwendet, ein zufälliges Öffnen der Flasche durch Kinderhände ist somit ausgeschlossen. Zum Öffnungsvorgang durch die App heißt es: Nach erfolgreicher Passwortabfrage zieht der elektrothermischer Aktor den Sicherungsstift aus der Nut und ermöglicht 30 Sekunden lang das Abnehmen des Gerätes vom Deckel der Flasche.

Elektrothermische Aktoren bestehen aus einer dünnen Polymerschicht, auf die eine leitfähige Heizstruktur aufgebracht ist. Wird die Struktur bestromt, erwärmt sich der Aktor und das Material dehnt sich aus. Momentan werden die Aktoren durch Lithographieverfahren im Reinraum des Institutes hergestellt. Im Rahmen des BMBF-Projektes »Mobilize« erforscht der Betreuer des Cosima-Teams die Umsetzung der Aktoren in die Leiterplattentechnologie.

Die Elektronik der Kindersicherung besteht aus drei Teilen: Der Lithium-Ionen-Akku, der mittels Mikro-USB-Anschluss geladen wird, stellt die benötigte Energie zur Verfügung. Durch einen NFC-Tag wird die Zugriffsberechtigung empfangen, durch einen Arduino-Mini kontrolliert und die jeweilige Rückmeldung von der App ausgelesen.

Eine Regelung bestimmt die über den Aktor geleitete Leistung, da sich der Widerstand des Aktors mit steigender Temperatur ändert. Die Messdaten vom Aktor werden mit dem Arduino per PID-Regler ausgewertet und die Leistung wird über eine Pulsweitenmodulation eingestellt.

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