Assisted Living Selbstbestimmt dank Energy Harvesting

Bild 1: Der batterielose Funkschalter wandelt die »mechanische« Energie des Tastendrucks in elektrische um, die zum Betrieb eines Funkmoduls dient
Bild 1: Der batterielose Funkschalter wandelt die »mechanische« Energie des Tastendrucks in elektrische um, die zum Betrieb eines Funkmoduls dient

In den nächsten Jahren wird sich das Durchschnittsalter der Bevölkerung drastisch nach oben bewegen. Gemäß aktuellen Studien gibt es deshalb inzwischen ein massives Bedürfnis, so lange wie möglich weitestgehend unabhängig von fremder Hilfe im gewohnten Umfeld leben zu können. Deshalb gewinnt die frühzeitige Verbesserung des Wohnkomforts durch moderne Technologien immer mehr an Bedeutung. Solche erhöhen nicht nur den Komfort, sondern sorgen auch für mehr Sicherheit und Würde im Alter. Idealerweise benötigen sie weder Batterien noch Kabel, sondern werden per Energy Harvesting versorgt.

Die Energie für die Funkmodule erzeugen Energiewandler, zum Beispiel ein elektrodynamischer Energiegenerator, der nach einem ähnlichen Prinzip wie ein Fahrraddynamo arbeitet. Durch das Drücken eines Schalters (Bild 1) wird ein circa 1,5 mm großer Magnet in einer Spule bewegt, wobei eine winzige Menge elektrischer Energie enststeht - pro Betätigung unter 150 µWs.

Diese Energie versorgt ein Ultra-Low-Power-Funkmodul, das dann Signale an einen Empfänger sendet. Das ist genug Energie, um drei Funksignale über eine Reichweite von 300 Meter im freien Gelände oder über eine Entfernung von bis zu 30 Meter im Gebäudeinneren zu senden. Die gesendeten Datentelegramme sind mit nur 1 ms extrem kurz und führen die entsprechenden Aktionen sehr schnell aus.

Mithilfe eines speziellen Timers, der nur wenige Nanoampere Strom benötigt, können alle Komponenten während der »Schlafphasen« vollständig abgeschaltet beziehungsweise bei nötigen Aktionen wieder aufgeweckt werden. Da die Telegramme sehr kurz sind und drei Mal redundant gesendet werden, ist die Kollisionswahrscheinlichkeit entsprechend gering. So lassen sich problemlos Hunderte von Funkgeräten auf engstem Raum installieren und parallel betreiben.

Einfacher Einstieg

Die batterielose Funktechnologie macht den Einstieg in eine neue, altersgerechte Wohnqualität denkbar einfach. Wenn beispielsweise der Zuggurt eines Fenster-Rollladens zu schwer wird, sorgt ein motorischer Antrieb für eine echte Erleichterung. Beim Einsatz von konventionellen Schaltern ist allerdings der Bedienkomfort eingeschränkt, da diese an einen festgelegten Installationsort gebunden sind.

Mit einem Funkempfänger für den Motorantrieb und einem batterielosen Schalter wird die Bedienung von Rollläden wesentlich flexibler. Der Funkschalter kommt dort hin, wo es sich im Alltag als am sinnvollsten erweist - sei es neben der Zimmertür, dem Bett oder direkt an der Schrankwand. Die Installationshöhe ist ebenfalls jederzeit an die persönlichen Bedürfnisse anpassbar. Weitere Hilfe verschafft außerdem ein Handsender für den Tisch oder das Nachtkästchen.

Diese Vereinfachung ist auch für Bettlägerige oder Pflegebedürftige äußerst angenehm. So lässt sich vom Bett aus zum Beispiel die Beleuchtung des Raumes ein- und ausschalten. Ein zusätz-licher batterieloser Fensterkontakt sorgt gleichzeitig dafür, dass der elektrische Thermostat automatisch geschlossen und die Energie nicht mehr zum geöffneten Fenster hinaus verheizt wird. Noch mehr Komfort bietet die batterielose Technologie in Kombination mit einem »intelligenten« Automatisierungssystem. So können beispielsweise Funk-Nottaster im Badezimmer und am Bett eine automatische Freisprechverbindung zum Mobiltelefon eines nahen Angehörigen herstellen.

Liegend funken

Für die Einsatzmöglichkeiten der batterielosen Funktechnik gibt es kaum Grenzen.

Beispielsweise wurden in Frankreich schon einige Treppenlifte in Bestandsgebäuden installiert, weil für die erforderlichen ortsfesten Funkschalter zum Heranholen des Lifts keine Mauerschlitze mehr erforderlich sind. Und die Sicherung der Liftfahrt ist mit der wartungsfreien Technik ebenfalls absolut problemlos möglich.

Auch funkbasierte Präsenzmelder verbessern die medizinische Versorgung, indem etwa das Fehlen von Personenbewegungen am Morgen dazu beiträgt, dass das Pflegepersonal in entsprechenden Zimmern sofort nach dem Rechten sieht.

Mit diesem Hintergedanken wurde auch das kürzlich vorgestellte Funkbett mit dem integrierten Matratzen-Sensor »MatControl« (Bild 2) entwickelt, der automatisch der Pflegestation signalisiert, wenn nachts jemand aufsteht oder am Morgen zu lange im Bett bleibt.

Dieser Sensor, basierend auf EnOceans Energy-Harvesting-Funktechnik, wurde von dem Ingenieurbüro IQfy entwickelt.

Er findet sich in einer Matratzenreihe (Bild 3), die ebenfalls »MatControl« heißt und von IQfy und dem Matratzenhersteller Schlaraffia gemeinsam realisiert wurde.

Da es auch bei einer High-Tech-Matratze in erster Linie um bequemes Liegen geht, steht sie in den üblichen Varianten Taschenfederkern oder Schaumstoff zur Verfügung, in hart oder weich.

Das System kann auch zur Steuerung von Heizung, Klimaanlage oder Beleuchtung dienen. Über eine entferne Steuereinheit lassen sich solche Anwendungen programmieren, aber eben auch sicherheitsrelevant Informationen abfragen und visualisieren.

Über den Autor:

Armin Anders ist Leiter Produktmanagement und Mitgründer von EnOcean.