Mobiler batteriebetriebener Ultraschallsensor

Gezielt entwickelt

Alle sprechen von Digitalisierung. Aber welche Anforderungen muss dazu ein Ultraschallsensor erfüllen? Die Anforderungen wurden im Rahmen einer Bachelorarbeit aufgezeigt sowie die Möglichkeit der drahtlosen Schnittstellen untersucht. Das Ergebnis ist die Technologiestudie Smart City Sensor SCS.
 Die Parametrisierung des Sensors erfolgt online über portalgestützte Web-Anwendung oder wahlweise über eine andere IoT-Plattform.
Die Parametrisierung des Sensors erfolgt online über portalgestützte Web-Anwendung oder wahlweise über eine andere IoT-Plattform.Bild: microsonic GmbH

Ergebnis der Studie ist ein Ultraschallsensor mit einer Tastweite von bis zu 2m, der in einem robusten Gehäuse mit langlebiger Batterie verbaut ist. Zurzeit ist die Studie mit einer LoRaWAN-Schnittstelle (Long Range Wide Area Network) ausgestattet. Aufgrund des flexiblen Sensorkonzepts ist eine Integration von GPS, WLAN oder eine Anbindung an das Mobilfunknetz denkbar. Die Parametrisierung des Sensors erfolgt online auf einfachem Wege über eine portalgestützte Web-Anwendung oder wahlweise über eine andere IoT-Plattform. Das erlaubt die Verwaltung und Bedienung mit mobilen Endgeräten. Das Einbinden eines Sensors ist z.B. via QR-Code basierter Scanfunktion möglich. Weitere umfangreiche Konfigurationsmöglichkeiten können so für den Kunden realisiert werden: Der Anwender kann z.B. festlegen, wie oft und wann der Sensor pro Tag Abstandsmessungen durchführen und diese Werte übertragen soll. Ferner kann der Anwender über besondere Ereignisse, wie z.B. kritische Temperaturwerte oder einen schwachen Batterieladezustand per SMS, E-Mail oder Push-Nachricht informiert werden. Über das LoRaWAN-Netzwerk ist eine Standortbestimmung mittels Signal-Triangulation bereits möglich. Auf Kundenwunsch kann eine genauere Standortbestimmung per GPS integriert werden. Aufgrund übersichtlicher und intuitiver Darstellungen lassen sich alle Sensorparameter und Messdaten jederzeit im Blick behalten. Ziel der Technologiestudie ist es, einen Sensor hervorzubringen, der durch seine robuste Bauweise und einen Betriebstemperaturbereich von -25 bis +70°C überzeugt. Denkbar sind Anwendungen in schwer zugänglichen Umgebungen, in der Logistik oder zur intelligenten Steuerung von smarten Anwendungen in Städten und Kommunen.

Bild: Exemplarisches Dashboard der portalgestützten Anwendung
Bild: Exemplarisches Dashboard der portalgestützten AnwendungBild: microsonic GmbH

Überwachung von Container-Füllständen

Durch intelligente Vernetzung über das LoRaWAN-Netzwerk in Städten lassen sich digitale Applikationen anbinden. Ziel der Städte ist es, wertvolle Ressourcen zu sparen, Parkkonzepte effizienter zu organisieren und Städte lebenswerter zu gestalten. Die Technologiestudie setzt genau hier an: Aufgrund seines Batteriebetriebs lässt sich der Sensor problemlos und ohne Installationsaufwand in Altglas- oder Müllcontainern montieren. Die Füllstandskontrolle in Echtzeit in Verbindung mit der Datenübertragung über das LoRaWAN-Netzwerk erlaubt den Entsorgungsbetrieben eine gezielte Anfahrt der Container und somit eine Optimierung der Leerungsfahrten. Überladene Container sowie unwirtschaftliche Anfahrten zu kaum gefüllten Containern können damit vermieden werden. Der Sensor sorgt so für mehr Effizienz durch günstigere und umweltfreundlichere Abläufe. Gerade bei der Überwachung von Altglascontainern oder anderen Müllbehältern zeigen Ultraschallsensoren ihre physikalischen Stärken. Optische Sensoren erkennen ausschließlich lichtreflektierende und lichtundurchlässige Objekte. Induktive Sensoren detektieren nur ferromagnetische Metallteile. Hingegen können Ultraschallsensoren alle Arten von Objekten detektieren, die den Schall reflektieren – unabhängig von Form und Farbe. Und das tun nahezu alle Materialien wie Flüssigkeiten, Glas und hauchdünne Folien, aber auch Grobkörniges, Späne, feiner Sand, Hölzer, Metalle sowie Kunststoffe. Weiße Objekte auf weißem Hintergrund, Schwarzes auf Schwarz, störendes Fremdlicht oder glänzende Oberflächen – keine Herausforderung für Ultraschallsensoren. „Mit unser Technologiestudie wollen wir herausfinden, in welchen Anwendungen ein batteriebetriebener Sensor mit drahtloser Datenübertragung sinnvoll und wirtschaftlich ist“, erklärt Johannes Schulte, Geschäftsführer von Microsonic. „Bei der erstmaligen Vorstellung der Technologiestudie auf der Hannover Messe wurden wir von der positiven Resonanz überrascht. Es gibt bereits aus den USA eine konkrete Anfrage, diesen Sensor in kundenspezifischer Ausführung im Bereich der Logistik einzusetzen. Wir sind uns sicher, dass aus dieser Technologiestudie in den nächsten Jahren weitere Produkte entstehen.“

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