Sensorik Schluck für Schluck

Ausreichend trinken. Das klingt erst mal leicht, erweist sich aber für viele von uns als tägliche Herausforderung. Zum Glück gibt es schlaue Köpfe, die mit intelligenter Technik und cleveren Ideen Abhilfe schaffen.

Wer kennt das nicht? Hier ein Anruf, da ein Termin – schon ist der Tag vorbei, die Wasserflasche aber immer noch voll. Zwischen zwei und drei Liter Flüssigkeit soll der Mensch am Tag zu sich nehmen, eineinhalb Liter davon in Form von Getränken. Die meisten von uns sind allerdings weit davon entfernt und schaden so ihrer Leistungsfähigkeit und langfristig ihrer Gesundheit. Schon eine leichte Dehydrierung kann das Sehvermögen negativ beeinflussen und die Aufmerksamkeit merklich beeinträchtigen.

Hilfreich und praktisch – gar nicht so einfach

Es muss also eine Trink-Erinnerung her. Das ist jedoch selbst heute, in einer Zeit der Selbstvermessung und -optimierung, gar nicht so einfach, wie es klingt. Zwar steht Optimierungswilligen eine ganze Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung, um sich regelmäßig daran zu erinnern, dass es Zeit für das nächste Glas Wasser wird. Richtig alltagstauglich ist leider keine davon. Smartphone-Apps – auch wenn sie mit noch so vielen niedlichen Gamification-Elementen daher kommen – erinnern bloß stupide. Die tägliche Flüssigkeitsaufnahme muss vom Anwender manuell eingegeben werden. Spezielle Fitness-Armbänder zeichnen zwar die Trinkmenge auf, müssen aber stets am Arm getragen werden – und belegen so einen „Slot“ für Accessoires oder eine schicke Armbanduhr. Verfügbar sind auch Flaschen, die die getrunkene Wassermenge in einer Smartphone-App aufzeichnen. Auf den ersten Blick eine gute Idee, jedoch nur leidlich flexibel, denn es wird nur die Flüssigkeitsmenge aufgezeichnet, die aus ebenjener Flasche getrunken wird. Für einen vollständigen Überblick müsste also jedes Getränk zunächst einmal in die Flasche umgefüllt werden. Praktisch ist irgendwie anders.

Das hat sich auch ein fünfköpfiges Team der Technischen Fakultät der Uni Freiburg gedacht. Im Rahmen ihres Praktikums „Design Lab I und II“ haben die Mikrosystemtechnik-Studierenden Kathrin König, Tim Cammerer, Anna Kutsch, Jasmin-Clara Bürger und Valentin Czisch den „DrinkMate“ entwickelt. Der intelligente Getränkeuntersetzer hilft Anwendern, eine ausreichende Flüssigkeitsmenge zu sich zu nehmen – ohne ständig eine App bedienen zu müssen. Auch die Art und Form des Gefäßes, aus dem getrunken wird, ist unerheblich. Unterstützt wurde das Projekt von Alumni-Freiburg e.V., der Universität Freiburg, der Hahn-Schickard-Gesellschaft, der Sick AG und Mouser Electronics.

Ob zu Hause oder im Restaurant

Als wäre das nicht genug, hat das Team gleich zwei Getränkeuntersetzer-Varianten entwickelt: eine „Lifestyle-Variante“ und eine „Gastronomievariante“. Der intelligente, fünf Millimeter hohe DrinkMate erkennt in der Lifestyle-Ausführung den Füllstand eines Glases, einer Flasche oder einer Tasse, die man auf ihm abstellt. Trinkt der Anwender aus dem Behältnis, wird die Füllstandsveränderung per Funk an einen Computer gesendet und dort ausgewertet und visualisiert. So entsteht über den Tag hinweg ein Trinkprotokoll. Wird zu wenig getrunken, gibt der Computer eine Warnmeldung aus. Die tägliche Zieltrinkmenge kann dabei selbst bestimmt werden.

Der DrinkMate für die Gastronomie er­kennt ebenfalls den Füllstand, wertet aber als Datengrundlage statt der Trinkmenge den Restfüllstand aus, was neue Anwendungen eröffnet. So bestellt der Gasto-Untersetzer ein Getränk, das zur Neige geht, automatisch nach oder ruft die Servicekraft – ganz so, wie der Gast es sich wünscht. Um den jeweiligen Modus auszuwählen, müssen die Gäste den DrinkMate lediglich umdrehen. Alle Daten werden direkt an das Kassensystem der Bar oder des Restaurants übertragen und dort im Bestuhlungsplan des Gastraums grafisch dargestellt.

So funktioniert DrinkMate

Ein integrierter Beschleunigungssensor weckt den verbauten Mikrocontroller aus dem Ruhemodus auf, sobald ein festgelegter Schwellenwert überschritten wird. Der Beschleunigungssensor im Gastro-Untersetzer ermittelt zusätzlich die Lage des Geräts in Abhängigkeit zum Schwerefeld der Erde. Das ist notwendig, um die beiden Funktionsmodi auswählen zu können. Ist der Ruhemodus beendet, beginnt der Sensor, der vom Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) an der Professur für Materialien der Mikrosystemtechnik und dem Hahn-Schickard-Institut entwickelt wurde, den Füllstand auszulesen. Die Sensorsignale werden immer dann per Funk übertragen, wenn ein Trinkgefäß auf dem DrinkMate abgestellt wird. Anschließend werden die Daten zu Trinkmenge oder Restfüllstand über eine Empfängerstation an einen Computer weitergeleitet und dort ausgewertet und grafisch dargestellt. Um zu gewährleisten, dass der Sensor in beiden Lagen detektieren kann, ist er zwischen zwei Metallplatten montiert.

Nicht nur die Handhabung, auch die Energieeffizienz spielt für beide DrinkMate-Varianten eine besondere Rolle, schließlich ist nichts lästiger als Geräte, die ständig aufgeladen werden müssen. Daher setzt das Entwicklerteam auf Komponenten mit niedriger Leistungsaufnahme. Außerdem hilft der Ruhemodus dabei, Strom zu sparen. Energie für die Bauteile beziehen beide Varianten über einen Energiespeicher.

Die Lifestyle-Version setzt auf eine Ladeelektronik, über die ein Akku mit 190 mAh via USB-Kabel geladen wird. Im normalen Gebrauch (vier Funkübertragungen pro Stunde) liegt die Akkulaufzeit derzeit bei über einem Jahr. Beim Gastro-Untersetzer haben die Freiburger Studierenden dagegen ein energieautarkes Versorgungskonzept entwickelt. Mithilfe eines Thermoelektrischen Generators (TEG) „erntet“ er Energie aus der Temperaturdifferenz zwischen dem Getränk – heiß oder kalt – und dem Mobiliar. Ein zusätzliches Aufladen ist nicht erforderlich, was dem Gastronomen Zeit und Mühe spart sowie die Umwelt schont. Bei dieser Variante des DrinkMates war zudem ein hermetisches Gehäuse notwendig, damit der smarte Untersetzer auch einen Waschgang in einer industriellen Spülmaschine übersteht.

Voller Erfolg

Der smarte Untersetzer begeisterte auch die Jury des Studentenwettbewerbs Cosima 2018. Zusammen mit einem Team der TU München erzielten die vier Studierenden aus Freiburg mit ihrem DrinkMate den ersten Platz. Die Preisverleihung fand Mitte November auf der Fachmesse Electronica in München statt. Durch ihren Platz auf dem Siegertreppchen hat sich das DrinkMate-Team außerdem für den internationalen Wettbewerb iCAN 2019 in Berlin qualifiziert, der Ende Juni stattfindet.

Eines steht fest: Das Entwicklerteam will seinen DrinkMate auf jeden Fall weiterentwickeln. Eine Bluetooth-Schnittstelle für die Anbindung an das Smartphone oder den Computer, induktives Laden für den Lifestyle-Untersetzer oder eine Diebstahlsicherung in Form eines RFID-Chips? Denkbar ist vieles. Man darf gespannt sein.

 

 

Cosima

Seit 2009 findet „Cosima“ ( Competition of Students in Microsystems Applications) jährlich statt. Der Wettbewerb richtet sich an technikaffine Studenten im deutschsprachigen Raum, die neue Ideen für den Einsatz von Mikrosystemen für das tägliche Leben finden. Dabei geht es nicht nur um die Ideenfindung sowie die technische und wirtschaftliche Planung des jeweiligen Projektes, sondern auch um die Öffentlichkeitsarbeit und die Projektdurchführung. Veranstaltet wird Cosima vom Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Weitere Informationen findest Du unter www.cosima-mems.de