MIOTY - Die drahtlose IoT-Plattform

Wir freuen uns, Sie auf der Embedded Word 2016 in Halle 4, Stand 4-70 begrüßen zu dürfen.

Die vom Fraunhofer IIS entwickelte miniaturisierte drahtlose IoT-Plattform (MIOTY) setzt neue Maßstäbe im Bereich der drahtlosen Datenübertragung hinsichtlich Kosteneffizienz, Reichweite, Übertragungssicherheit und Batterielebensdauer. Die robuste Datenübertragung von rund einer Million Sendern kann mit nur einem Empfänger sichergestellt werden. MIOTY erzielt Reichweiten von über 10 km und zeichnet sich durch seine Energieeffizienz mit Batterielebenszeiten von bis zu 15 Jahren aus. Durch die effiziente Kanalcodierung erhöht sich die Reichweite von dem LPWA (Low Power Wide Area Network) MIOTY gegenüber Standard-Funksystemen bei 868 MHz um bis zu Faktor 10. Bei einer geringen Eigenstörung erlaubt das System bis zu 1 Mio. Sender gleichzeitig.

Weitere Informationen zu MIOTY - Die Drahtlose IoT-Plattform

 

Textilintegrierte Sensorik misst Druckbelastung am Fuß

 

Mit einer neuen textilintegrierten Drucksensorik können Druckbelastungen am Fuß dreidimensional gemessen werden. Ein elektronischer Messstrumpf überwacht den Druck an den Füßen und warnt den Träger vor unangenehmen oder gefährlichen Druckstellen. Das ist vor allem für Diabetiker interessant, deren Schmerzempfinden häufig herabgesetzt ist, so dass Wunden und sogar Druckgeschwüre entstehen können. Das Fraunhofer IIS hat in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Silicatforschung ISC und dem Zentrum für Telematik der Universität Würzburg hierzu eine spezielle Auswerteelektronik in einem ASIC entwickelt, mit dem 40 weiche Drucksensoren die Druckbelastung und -verteilung an Sohle, Ferse, Fußspann und Knöchel messen können. Die so erhaltenen Signale werden zur Auswertung dreidimensional aufgezeichnet.

Die im Strumpf eingewebten Sensoren bestehen aus einer stark dehnbaren, weichen Silikon-Elastomerfolie, die sich gut in Textilien integrieren lässt.

 

GNSS-Empfänger mit offener Softwareschnittstelle

 

Die Kombination aktuell und zukünftig verfügbarer Satellitensysteme (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou) verbessert durch eine erhöhte Anzahl von Satelliten die Geometrie und Sichtbarkeit auch in schwieriger Umgebung. Im Projekt »GOOSE« (GNSS-Empfänger mit offener Software-Schnittstelle) ist eine Entwicklungsplattform, die Zugang zu relevanten Rohdaten liefert, um eigene, kundenspezifische Applikationen zu ermöglichen entstanden – von der Idee (PC-Einsteckkarte) bis hin zum fertigen Prototyp (Smart Antenna mit Embedded Computer). Dabei gibt es keinen Bruch innerhalb der Entwicklungskette: Es kann durchgängig die gleiche Plattform genutzt werden.

 

OGEMA 2.0 – Das Open Source Framework für Ihr Energiemanagementsystem

 

Nicht jeder Stecker passt weltweit in jede Steckdose – auch nicht in der zukünftigen Energiewelt. Jeder Hersteller bietet seine Geräte mit eigenen Kommunikationsschnittstellen und -sprachen an. Heute benötigt der Anwender für jedes Nutzungsszenario noch unterschiedliche Geräte und Apps sowie Softwaretools, die meist nicht kompatibel sind. Dies zwingt den Benutzer dazu, für jede Erweiterung neue Apps zu nutzen und die Geräte ein und desselben Herstellers zu verwenden.

Das Fraunhofer IIS hat zusammen mit weiteren Fraunhofer Instituten als »Adapter« für diese Geräte und Komponenten ein flexibles und sicheres Open Source Framework für Energiemanagementsysteme entwickelt. OGEMA 2.0 (Open Gateway Energy MAnagement 2.0) ermöglicht die Realisierung von unterschiedlichen Energiemanagementsystemen für gewerbliche, private und öffentliche Gebäude sowie industrielle Prozesse in einem System.

 

Bluetooth-LE Armband mit thermoelektrischer Energieversorgung

 

Energy Harvesting nutzt Energie aus der Umwelt wie Licht, Bewegung oder Wärme, um damit kleine elektronische Geräte zu versorgen. Energie-autarke, wartungsfreie und kabellose Systeme mit maximaler Betriebszeit und unbegrenzter Standby-Zeit werden dadurch Realität. So ist auch eine Energieversorgung von Geräten an schwer zugänglichen Orten möglich. Anwendungsgebiete sind zum Beispiel Sensornetzwerke zur Überwachung von Maschinen und Anlagen (Condition Monitoring), drahtlose Lichtschalter und Sensoren zur Gebäudeautomatisierung.

Auf der embedded world zeigt das Fraunhofer IIS unter anderem das neu designte Bluetooth Low Energy-Armband BlueTEG mit thermoelektrischer Energieversorgung. BlueTEG misst Sensorwerte wie die Umgebungstemperatur oder Beschleunigungsraten und sendet diese via Bluetooth an ein Tablet. In ein Armband integriert, nutzt BlueTEG die Temperaturdifferenz zwischen Haut und Umgebung, um daraus elektrische Energie zu gewinnen. BlueTEG benötigt keine Batterie und ist in allen Bereichen der körpernahen Sensorik oder Funksensorik einsetzbar.

 

Flexibles Batteriemanagement für komplexe Batteriesysteme

 

Batteriesysteme für hohe Spannungen bestehen aus einer Vielzahl von einzelnen Batteriezellen, um Systemspannungen von 50 bis 400 Volt zu erreichen. Die einzelnen Zellen müssen individuell überwacht werden, um die maximal verfügbare Kapazität jeder einzelnen Zelle nutzen zu können und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Um bei gegebener Systemspannung und Stromanforderung mit unterschiedlichen Batterietechnologien als auch Kapazitätsgrößen arbeiten zu können, muss das  Batteriemanagement in der Lage sein, unterschiedliche Konfigurationen von Batteriezellen überwachen zu können.

Das Fraunhofer IIS demonstriert auf der embedded world dieses Batteriemanagementsystem. Ein kleines Elektronikmodul an jeder Zelle erfasst die Zellparameter wie Zellspannung und Temperatur. Dieses Zellmodul steuert die aktive Symmetrierung zum Ladungsausgleich zwischen den Zellen.. Eine beliebige Kombination unterschiedlicher Module in Parallel- oder Serienschaltung ist durch übergeordnete Modulcontroller möglich. Leistungsschalter in den Modulcontrollern führen die Sicherheitsfunktionen aus.

 

Intelligentes Indoor-Monitoring zur bedarfsgesteuerten Überwachung der Luftqualität

 

Jeder Mensch verbringt mehr als die Hälfte seines Lebens in Innenräumen. Die Gefahren, die dort lauern, sind vielen nicht bekannt oder werden ignoriert. Quellen für eine Verunreinigung der Luft sind, neben den herkömmlichen Ursachen wie Kohlendioxid und ausgeatmeter Feuchtigkeit, auch austretende Giftstoffe aus Möbeln oder Einrichtungsgegenständen. Verbrauchte Luft beeinträchtigt nicht nur das körperliche und geistige Leistungsvermögen, sondern kann langfristig gesundheitliche Schäden nach sich ziehen. Damit eine ausreichend gute Luftqualität gewährleistet werden kann, ist ein geregelter Luftaustausch notwendig. Regelmäßiges Lüften von Innenräumen ist deshalb ein wichtiger Aspekt im Zusammenhang mit einem ausgewogenen Raumklima. In den meisten Fällen wird das Lüften der Räume nur bedingt oder gar nicht durchgeführt.

 

Umweltmonitoring als Entwicklungskonzept im Sinne der »Smart Cities«

 

Megatrends charakterisieren Veränderungen, welche die Gesellschaft schon länger prägen und auch in Zukunft noch prägen werden. Einer dieser Trends ist die sogenannte »Urbanisierung«, die eine Neuordnung des Lebens in Städten beschreibt. Die Herausforderungen für die Städte diesbezüglich sind vielseitig. Neben der Knappheit des Wohnraums und einer überlasteten Infrastruktur wirkt sich diese Zentralisierung besonders auf die Umwelt aus. Mehr Müll und eine höhere Luftverschmutzung führen zu einer schlechteren Lebensqualität und erfordern innovative Lösungskonzepte. Im Zeichen der »Smart Cities« entstehen deshalb gesamtheitliche Entwicklungskonzepte, die sich diesen Herausforderungen stellen und Städte effizienter, technologisch fortschrittlicher und insbesondere ökologisch lebenswerter machen. Einen wesentlichen Beitrag dazu leisten die Informations- und Kommunikationstechnologien, die durch geschickte Integration in die Infrastruktur einer Stadt neuartige Lösungen für Mobilität, Sicherheit, Verwaltung, etc. ermöglichen.

 

Intelligentes Werkzeugmanagement im Rahmen der digitalen industriellen Revolution

 

Für einen optimalen Produktionsvorgang ist es notwendig möglichst effizient verschiedene Werkzeuge zu koordinieren. Hierfür können Werkzeughalter, Spannvorrichtungen, o.ä. in der Fertigung mit einer eigenen Intelligenz versehen werden, die zu jeder Zeit wichtige Informationen erfasst. So ist bekannt, in welcher räumlichen Lage sich das Werkzeug befindet, welcher Prozessschritt gerade durchlaufen wird oder in welcher Maschine sich das Werkzeug aktuell befindet. Ebenfalls ist eine Aufzeichnung der Daten zur Optimierung der Prozessabläufe denkbar. Dem intelligenten Werkzeughalter ist es möglich aufzuzeichnen, wie oft er an der Herstellung welcher Produkte beteiligt war oder mit welchen anderen Werkzeugen eine ideale Zusammenarbeit ermöglicht werden kann. Der Vorteil einer intelligenten Vernetzung von Werkzeugen und Fertigungseinrichtungen liegt in der Erkennung von Abnutzungserscheinungen, Fehlstellungen des Werkzeugs, etc. und dient somit als Frühwarnsystem bei Problemen im Produktionsprozess. Der intelligente Werkzeughalter kann äußerst energiesparend mit mobilen Endgeräten wie z.B. Tablets oder Smartphones kommunizieren. Eine drahtlose Übertragung findet mit Hilfe von M2M-Technologien wie etwa NFC oder Bluetooth LE statt.

 

s-net®- die anpassungsfähige Multi-hop-Funktechnologie für IoT und Industrie 4.0-Anwendung

 

Mit s-net können extrem stromsparende Kommunikation, Lokalisierung sowie Sensorik mit Anwendungslogik und Prozesswissen auf einer Plattform vereint werden. Damit steht für Industrieanwender eine ideale Funktechnologie für den Einsatz rund um die Digitalisierung von Prozessen zur Verfügung. Die Anpassung der Kommunikationsprotokolle und der unterschiedlichen Hardware-Referenzdesigns an die individuellen Anforderungen jeder einzelnen Anwendung ermöglicht passgenaue Lösungsangebote. Mit der Lizenzierung vorhandener Lösungskomponenten ist eine schnelle Produktumsetzung möglich.

 

ULPSEK - Evaluation Board und Sensorgürtel

 

Mit ULPSEK wurde als eine Plattform entworfen, um mehrere Teilbaugruppen anschließen und zum Vergleich austauschen zu können. Als Baugruppen sind Vitalsensoren, Mikrocontroller, Funkmodule und die Module für die Stromversorgung (Linear- oder Schaltregler) austauschbar. Die biomedizinischen Sensoren gibt es für Elektrokardiografie (EKG), Atmung, Photoplethysmografie (PPG), Sauerstoffsättigung (SpO2), Hautoberflächentemperatur und Beschleunigungssensordaten.

ULPSEK bietet 17 Anschlüsse für die Messung der Leistungsaufnahme (Spannungs- und Strommessung) für jede Baugruppe separat. Darüber hinaus, verfügt ULPSEK über ein Low-Power-Display, einen Lautsprecher für akustische Signalisierung und eine Multifarben-LED. Alle Baugruppen können durch den Mikrocontroller abgeschaltet werden, um Energie zu sparen.

 

ULPSEK erfordert eine elektrische Leistung von 585 µW (± 0.7) für eine kontinuierliche EKG-Aufnahme bei 200 Abtastpunkten pro Sekunde (A/s), inklusive QRS-Komplex-Erkennung unter Verwendung des Pan-Tompkins-Algorithmus, inklusive der Berechnung von Herzrate und Herzratenvariabilität. Der Beschleunigungssensor benötigt zusätzlich 17 µW (± 0.21) für die Bewegungserkennung, der Termperatursensor benötigt 8 µW (± 0.1) und das die Photoplethysmografie erfordert 2418 µW (±4) für einen Kanal bei 100 A/s.

ULPSEK wird für Schulungszwecke und für Unternehmen mit Interesse an biomedizinischen Sensoren mit niedriger Energieaufnahme empfohlen. Die große Experimentierplatine wurde für höchste Flexibilität und Zugang für die Messung der Leistungsaufnahme optimiert.

 

DECT™ - Robuste Funktechnik für den professionellen Einsatz

 

Zuverlässige Funkkommunikation für Industrieumgebungen:

- Internationaler Einsatz im reservierten Frequenzband
- Antennendiversität für erhöhte Zuverlässigkeit
- Hohe Abhörsicherheit durch verschlüsselte Übertragung
- Garantierter Datendurchsatz für zeitkritische Anwendungen
- Erweiterte Abdeckung durch verteilte Basisstationen
- Gleichzeitige Sprach- und Datenkommunikation
- Langlebige Vernetzung von Sensoren und Aktoren mit  DECT™ Ultra Low Energy

Unser Angebot:
- Kundenspezifische Funklösungen
- Konformitätsgeprüfte Designs
- Evaluation-Kits