Smartphone mit geöffnetet App zur Bedienung von Smart Home Devices
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Das Internet of Things in der Hand

IoT-Gerätesteuerung und -konfiguration mittels induktiver Datenübertragung

Bei der induktiven Datenübertragung wird die magnetische Kopplung benachbarter Stromkreise gezielt dafür genutzt, Daten zwischen zwei Geräten zu übermitteln. Solche Kopplungseffekte können bei niedrigen Frequenzen auch durch die Komponenten eines Lautsprechers erzielt werden. Daraus haben wir eine Lösung entwickelt, mit der Geräte unkompliziert per Smartphone angesteuert werden können: Über eine App wählen Nutzer einfach die gewünschten Gerätekonfigurationen aus, die per Handy-Lautsprecher beispielsweise an Kaffeemaschine, Heizung oder Fitnessgerät übertragen werden. Ohne großen Aufwand avancieren Smartphones zusammen mit den passenden Apps oder Webanwendungen zu universellen Bediengeräten für beliebige IoT-Devices.

Wie funktioniert die Gerätesteuerung per Lautsprecher?

Sendeseitig keine zusätzliche Hardware

Durch Nutzung eines Frequenzbereichs am Rand des menschlichen Hörbereichs, wird der Lautsprecher zum Sender.

Induktive Datenübertragung

Daten werden unidirektional vom Smartphone-Lautsprecher zum IoT-Device übermittelt – durch magnetische Kopplung zwischen integrierter Spule im Lautsprecher und Schwingkreis am Mikrocontroller des IoT-Device.

Minimale Erweiterung am Empfänger

Die Integration eines einfachen Schwingkreises am Mikrocontroller genügt, um die magnetisch übertragenen Signale zu empfangen, die anschließend digitalisiert und mit einem entsprechenden Software-Decoder verarbeitet werden. Auf der Empfangsseite ist somit kein Mikrofon notwendig.

Die technischen Details

  • Frequenz
    18,5 kHz
  • Modulationsart
    MSK (Minimum-shift keying)
  • Symbolrate
    1200 baud/s
  • Reichweite
    5 bis 20 cm
  • Standby-Stromverbauch
    etwa 20 μA (abhängig vom Mikrocontroller)

Funktionsupgrade für smarte Geräte

Mit der induktiven Datenübertragung über Lautsprecher erhält jedes smarte Gerät ein einfaches und hilfreiches Funktionsupgrade.

Problemlos integrieren

Kostengünstig und platzsparend

  • Minimale Hardware-Erweiterung
  • Kein zusätzliches Funkmodul, kein Mikrofon

Größtmögliche Freiheit beim Produktdesign

  • Keine Notwendigkeit für Tasten, Displays und Schnittstellen
  • Metallische Gehäuse sowie wasser- und staubdichte Designs möglich

Keine Kompatibilitäts­hindernisse

  • Funktioniert mit jedem Smartphone oder Tablet
  • Über den Lautsprecher in lizenzfreiem Frequenzspektrum

Einfach verbinden

Kein
Pairing

  • Geräte sind sofort ansprechbar, ohne vorherige Kopplung mit dem Smartphone
  • Begrenzte Reichweite schützt vor unbefugtem Zugriff von außen

Schnelle
Erreichbarkeit

  • Einfacher Zugriff, zum Beispiel über einen QR-Code am IoT-Device
  • Ideal bei häufig wechselnden Benutzern

Direkte Kommunikation mit dem IoT-Device

  • Ohne Gateway oder Verbindung zum Internet mit dem Gerät »sprechen«
  • Oder: Datenübertragung per Lautsprecher nutzen, um IoT-Geräte im Netzwerk anzumelden (»Device Provisioning«)

Virtuell bedienen

Erleichterte
Gerätenutzung

  • Virtuelle Bedienoberfläche mit Zugriff auf alle Gerätefunktionen
  • Intuitive Steuerung per App oder Webinterface

Erweiterte
Bedienbarkeit

  • Steuerung per Smartphone als zusätzliche Bedienmöglichkeit
  • Auch für Zusatzfunktionen oder Sondereinstellungen

Vereinfachte Konfiguration für Hersteller

  • Nutzbar für die Übertragungen herstellerseitiger Konfigurationseinstellungen
  • Auch für mehrere Geräte gleichzeitig und durch Verpackung hindurch

Wie Sie die Technologie nutzen können

Sie wollen den Nutzern Ihrer smarten Produkte das Einstellen aller Gerätefunktionen so einfach und komfortabel wie möglich machen, aber auf die aufwändige Integration eines Funkmoduls verzichten? Dann ist die induktive Datenübertragung per Lautsprecher die ideale Lösung.

Unter dem Namen »Magnolinq« ist die patentierte Technologie über die LZE GmbH als produktnahe Implementierung verfügbar. Erhältlich ist auch ein Evaluation Kit, mit dem die Integration von Magnolinq in ein Produkt zunächst prototypisch getestet werden kann.

Die LZE GmbH ist Teil einer gemeinsamen Initiative des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS, des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB sowie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).