Gebäudeautomatisierung und Industrieanwendungen treiben den Markt
Drahtlose Sensornetze – immer noch ein Markt mit viel Potential
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Energiemanagement und Wartungsfreiheit
Armin Anders, EnOcean: Ohne Kabel und ohne Batterie: Nach diesem Prinzip funktioniert die Funktechnologie von EnOcean. Den notwendigen Strom holen sich die Module aus der lokal verfügbaren Umgebungsenergie – aus Bewegung, Licht oder Temperaturdifferenz. Die Energie wird z.B. über ein miniaturisiertes Solarmodul mit integriertem Energiespeicher oder einem elektrodynamischen Energiegenerator erzeugt, der die Bewegung des Schaltstoßes nutzt, um elektrische Energie zu gewinnen. Somit arbeiten EnOcean-basierte Schaltgeräte vollkommen autark – und da keine Batterie überwacht oder ausgetauscht werden muss, kommen sie ohne Wartungsaufwand aus.
Das Funksignal verwendet die Frequenzbänder 868 MHz und 315 MHz und ist daher weltweit einsatzfähig. Um Sendefehler auszuschließen, wird das Telegramm zufallsgesteuert innerhalb von typisch 30 ms noch zweimal wiederholt. Weil die Datenpakete in zufälligen Intervallen gesendet werden, ist die Kollisionswahrscheinlichkeit sehr gering. So lassen sich hunderte Geräte auf engstem Raum installieren und parallel betreiben. Die Reichweite der Funksensoren liegt bei 300 Metern im Freien und bis zu 30 Metern im Gebäudeinneren. Jedes Modul verfügt über eine einmalige 32-Bit-Identifikationsnummer, die Überschneidungen mit anderen Funkgeräten ausschließt.
Batterielose Funkmodule dienen als Basis für verschiedensten Produkte. Das Einsatzspektrum reicht von Schaltern über Raumthermostate mit Solltemperatur-Einstellung bis hin zu intelligenten Fenstergriffen. Alle Produkte, die auf der EnOcean-Technologie basieren, sind interoperabel, das heißt, die Produkte unterschiedlicher Hersteller können problemlos miteinander kommunizieren.
Jobangebote+ passend zum Thema
Drahtlose Sensornetze verlangen nach intelligentem Energiemanagement und möglichst langer Wartungsfreiheit. Wie sind diese Aspekte bei Ihnen gelöst?
Amit Shah, E-Senza: Die Sensoren selbst machen es meist erforderlich, mit Batterien zu arbeiten, weil sie über eine gewisse Aufwachzeit versorgt werden müssen. Minimaler Energieverbrauch spielt natürlich eine große Rolle, um deren Lebensdauer zu maximieren. Zeitsynchronisierung erlaubt eine Minimierung der Aufwachzeit und damit extrem geringen Strombedarf, nicht nur bei der Datenübertragung sondern auch für die Speisung der Sensoren, die außerhalb der Messzeiten in einen Standby-Modus versetzt werden. Im Standby-Modus verbrauchen sie extrem wenig Energie. Die Lebensdauer marktüblicher Batterien ist lang genug, damit der Austausch mit einem Wartungsintervall, z.B. dem Kalibrierungsintervall eines PT100-Sensors, zusammenfällt. Energy-Harvesting setzen wir dort ein, wo es sinnvoll ist, aber immer unter dem Aspekt der Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz. Sehr häufig kommt es allerdings nicht vor, dass Energy-Harvesting billiger und zuverlässiger als Batterien ist. Die Batterietechnik entwickelt sich zudem rasant.
SenzaNET erlaubt eine präzise Zeitsynchronisation aller Netzknoten, die außerhalb der Messzeiten in einen Standby-Modus versetzt werden. Zu vorgegebenen Zeiten oder unter Alarmbedingungen wechseln die Knoten in den Aktiv-Modus, erfassen und übertragen Messdaten und fallen nach Austausch von Status- und Konfigurationsdaten wieder in den Standby-Modus zurück. So lässt sich der Gesamtenergieverbrauch drastisch reduzieren. Unsere Sensornetze sind dank Selbstorganisation und -heilung weitgehend wartungsfrei. Dies stellt einen ihrer wesentlichen Vorteile gegenüber anderen Technologien dar. Der Status eines jeden Funkknotens ist zentral verfügbar und kann seinerseits überwacht werden.
Armin Anders, EnOcean: Unsere Funkmodule funktionieren nach dem Energy-Harvesting-Prinzip und beziehen ihren Strombedarf aus der Umgebung. Dadurch arbeiten sie vollkommen ohne Batterien und sind wartungsfrei. Den größten Leistungsbedarf im Funksensor hat die Funkübertragung. Daher liegt dort auch das größte Sparpotential: Ein speziell optimiertes Funkprotokoll ist die unbedingte Voraussetzung für technisch und kommerziell tragfähige Lösungen. Das EnOcean-Funkprotokoll verbindet höchste Übertragungssicherheit und Kollisionsfestigkeit mit geringstem Energiebedarf von etwa 30 µJ für ein einzelnes Radiotelegramm. Das Verfahren arbeitet mit extrem kurzen Telegrammen, die zur Kollisionsvermeidung mehrfach mit Zufallspausen gesendet werden. Aber auch die anderen Komponenten müssen energetisch optimiert werden und zum Teil extreme Anforderungen erfüllen. Das trifft besonders auf das Energiemanagement zu, das den Energieverbrauch der Funksensoren in allen Zuständen minimiert. So dürfen zum Beispiel Timerschaltungen, die ein Modul nach den Aktivitätspausen wieder wecken, nur extrem geringe Leistungen in der Größenordnung von 100 nW verbrauchen.
- Drahtlose Sensornetze – immer noch ein Markt mit viel Potential
- Energiemanagement und Wartungsfreiheit
- Kommunikationsstandards und die Zukunft drahtloser Sensornetze
- Anwendungen in der Gebäudeautomation und der Industrie
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
