Solarchip überwacht Fenster

Bildlegende: Der im Fensterrahmen angebrachte Chip

versorgt sich selbst mit Energie.© Fraunhofer IMS

Ein neuartiger Funkchip soll künftig Hausbewohner warnen, wenn Fenster geöffnet sind. Der Clou: Über Solarstrom versorgt sich der wartungsfreie Chip selbst mit Energie.

In der kalten Jahreszeit passiert es allzu oft: Man öffnet das Fenster morgens zum Lüften und vergisst, es wieder zu schließen. Heute gibt es Haus- und Gebäudetechnik, die den Zustand der Fenstereinstellung registriert. In der Regel müssen die Sensoren jedoch per Kabel an die Alarmzentrale im eigenen Haus angeschlossen werden. In anderen Fällen kommen batteriebetriebene Funksensoren zum Einsatz. Doch der Batteriewechsel führt in Häusern mit vielen Fenstern zu erheblichem Wartungsaufwand. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg entwickelten deshalb eine pragmatische Alternative: einen nur etwa Fingernagel großen Funksensorchip, der direkt im Fenster montiert wird. Der kleine Sensor ist mit einer Solarzelle beschichtet und versorgt sich selbst mit Energie.

Der Chip ist mit zehn Millimetern so schmal, wie eine Isolierglasscheibe dick ist. Er wird direkt zwischen den Glasscheiben auf das Aluminiumprofil, das die Scheiben auf Abstand hält, verbaut. Dank dieses Fensterplatzes erhält die Solarzelle sogar in der dunklen Winterzeit ausreichend Licht. In dem Chip sind Magnet- und Beschleunigungssensoren

integriert, die registrieren, wenn das Fenster gekippt oder ganz geöffnet wird. Über Funk kann der Chip dann ein Signal an die Basisstation im Haus senden, falls ein Fenster zu lange geöffnet bleibt. Die Anwendungen des Funkchips sind vielfältig. Er kann Hausbesitzer daran erinnern, regelmäßig zu lüften oder warnen, falls ein Fenster noch geöffnet ist, wenn sie das Haus verlassen. Darüber hinaus bietet er auch bei geschlossenem Fenster einen zuverlässigen Einbruchsschutz. Denn die Sensoren können sehr genau zwischen verschiedenen Schwingungen unterscheiden – beispielsweise einem Ball, der gegen die Scheibe donnert, oder dem Stemmeisen eines Einbrechers, das den Rahmen zum Knarren bringt. Innerhalb einer Zehntelsekunde erkennt das System die Störung und gibt im Zweifelsfall Alarm.

Derzeit können die IMS-Sensorprototypen genug Strom für bis zu 30 Stunden Dunkelheit speichern. In den kommenden zwei Jahren soll daraus ein Produkt entstehen, das sogar bis zu zwei Wochen Dunkelheit überbrückt. Indem die Forscher Prozessor und Chip sehr klein halten, ist letzterer extrem

sparsam. Zudem konstruierten sie Schaltungen, die wenig Energie verbrauchen und entwickelten sehr kurze Funkprotokolle.

Es gelang den Forschern jedes mögliche Mikro-Ampere herausgeholt. Zum Stromsparen trägt auch bei, dass der Sensor immer wieder in einen Ruhemodus schaltet. Je nach Vorliebe des Anwenders lässt sich der Sensor so einstellen, dass er alle paar Minuten oder Sekunden aufwacht und eine Messung vornimmt. Anstoß zu der Entwicklung des Solar-Funkchips gab das israelische Unternehmen SOLCHIP, das vor rund zwei Jahren beim IMS nach Solarzellen auf Chips anfragte. SOLCHIP will mit diesen Solarzellen den Straßenverkehr und die Klimabedingungen beispielsweise in Weinstöcken überwachen.