F13 - Miniaturisierter energieautarker binärer Sensor auf Basis von feuchtigkeitsempfindlichen Hydrogelen
- Event
- 11. Dresdner Sensor-Symposium 2013
2013-12-09 - 2013-12-11
Dreikönigskirche - Haus der Kirche Dresden - Chapter
- 6. Neuartige Sensormaterialien und –technologien
- Author(s)
- T. Frank, A. Cyriax, A. Steinke - CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik und Photovoltaik GmbH, Erfurt/D, C. Bellmann, G. Gerlach - TU Dresden/D, R. Sarwar, H. Schlaak - TU Darmstadt/D
- Pages
- 360 - 363
- DOI
- 10.5162/11dss2013/F13
- ISBN
- 978-3-9813484-5-3
- Price
- free
Abstract
Dieser Artikel präsentiert ein Konzept zum energieeffizienten Betreiben autonom vernetzter Sensornetzwerke. Diese benötigen für einen 24/7 Betrieb ein angepasstes Energiemanagement. Durch die entwickelten leistungslosen binären Mikroschalter wird ein eventabhängiges Einschalten des jeweiligen Sensorknotens erreicht. Die Plattform ist für unterschiedliche Messgrößen geeignet. Die direkt aus der Messgröße gewonnene mechanische Energie schaltet im einfachsten Fall mechanisch zwei elektrische Kontakte. Die Funktion wir hier am Beispiel eines realisierten Schwellwertschalters für die
relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft dokumentiert. Als sensitives Material wird ein Hydrogelgemisch aus PVA und PAA verwendet. Zur Generierung der Schaltbewegung wirkt das aktive Hydrogel zusammen mit einer passiven Siliziumbiegeplatte als sogenanntes Unimorph verwendet. Das Schaltelement wird aus einer Glasgrundplatte mit Kontaktflächen aus Gold-Nanodrähten realisiert. Die zum Schalten benötigte Energie bezieht der Mikroschalter aus dem Umgebungsmedium. Diese Energie wird in eine Bewegung und dann in einen Schaltzustand umgesetzt. Die auf diese Weise generierte
mechanische Arbeit schließt oder öffnet einen elektrischen Kontakte, in Abhängigkeit von der entsprechenden definierten Messgröße. Der große Vorteil dieses binären Mikroschalters besteht darin, dass er vollkommen auf elektrische Energie verzichten kann.