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Dienstag, 28.03.2017
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Mikroschalter schont Batterien

Vibrationssensor schaltet Geräte bei Nichtgebrauch automatisch ab

Batterien könnten bis zu zehnmal länger halten, wenn sich die Geräte automatisch ausschalten würden, sobald sie nicht gebraucht werden. Nun hat das Forschungszentrum Karlsruhe einen winzigen Mikrovibrationsschalter entwickelt, der Batterien bei Nichtgebrauch automatisch abschaltet. Zum Einsatz kommen könnte das System vor allem bei alltäglichen Gegenständen wie Fahrradrücklichtern, Hörgeräten oder Spielzeugen.
Fahrradrücklicht

Fahrradrücklicht

Batterien sind häufig schnell erschöpft, denn wer denkt schon immer daran, das Gerät auszuschalten? Professor Dr. Hartmut Gemmecke und Dr. Thomas Blank vom Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE) am Forschungszentrum Karlsruhe haben nun eine einfache Lösung entwickelt: ein Mikrovibrationsschalter, der auf kleinste Erschütterungen reagiert. Im Schalter steckt ein raffiniert strukturiertes System, in dessen Hohlraum eine vergoldete Stahlkugel rollt. Erschütterungen setzen die Kugel in Bewegung. Indem sie wie ein Tennisball zwischen zwei vergoldeten Kontakten hin und her rollt, schließt sie den Stromkreis. In vollkommener Ruhe dagegen wird der Stromkreis unterbrochen, die Batterie geschont.

Preiswert und wirkungsvoll


„Die Batterien halten zehnmal länger“, erklärt Hartmut Gemmecke. Der Schalter ist zwar ein High-Tech-Produkt, aber dennoch mit sehr preiswerten Verfahren herzustellen. „Wir nehmen genau die gleichen Leiterplatten und Herstellungsverfahren, wie sie bei der Massenproduktion von Elektronik verwendet werden“, sagt Blank. Produziert werden die Leiterplatten in einer ortsansässigen Firma, auch die vergoldeten Stahlkugeln von etwa 0,8 Millimetern Durchmesser werden dazugekauft. Im IPE werden die Leiterplatten dann in jeweils 1024 einzelne Schalter zerlegt, automatisch getestet und sortiert. Im Vergleich mit einem Beschleunigungssensor auf Siliziumbasis ist der Mikrovibrationsschalter konkurrenzlos günstig.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten


Batteriegetriebene Fahrradrücklichter sind der erste Massenmarkt: Das Licht schaltet sich automatisch aus, wenn das Rad abgestellt wird, dadurch hält die Batterie bis zu zehnmal länger. Auch für das Personentracking, sei es bei Kindern oder zu beruflichen Zwecken, könnten solche bewegungssensiblen Schalter eingesetzt werden. Nur dann, wenn sich der Träger eines GPS-Detektors neu in Bewegung setzt, würden die Positionssignale gefunkt. Bleibt die Person an einem Ort, würden die Abfrageintervalle verlängert, was wiederum die Batterie schont.


Auch Bügeleisen, die sich automatisch ausschalten oder Spielzeuge wären Kandidaten. In Hörgeräten würde ein Mikrovibrationsschalter den winzigen Ein-/Aus-Knopf überflüssig machen, der manchen Älteren die Bedienung erschwert. Außerdem wird oft vergessen, beim Ablegen das Gerät auszuschalten – mit der Folge, dass die Knopfzellen leer sind, wenn das Gerät wieder gebraucht wird. Der Hörgerätenutzer darf sich dabei auch auf dem Sofa ausruhen, denn die Vibrationen durch die Atmung reichen aus, um den Stromkreis zu schließen. Erst wenn das Gerät still auf dem Nachttisch liegt, schaltet es sich aus.

Eigene Vermarktung in Sicht


Für die Vermarktung ihrer Erfindung haben die Wissenschaftler nun mit Unterstützung des Forschungszentrums und der Helmholtz-Gemeinschaft eine eigene Firma gegründet. „Damit wollen wir die mutigen und engagierten Wissenschaftler unterstützen, die ihre Ideen mit einer Ausgründung selbst umsetzen wollen“, erklärt Professor Dr. Jürgen Mlynek, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft. Aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds des Präsidenten der Helmholtz-Gemeinschaft wird der EEF-II- Fonds (Fonds zur Erleichterung für Existenzgründungen aus Forschungseinrichtungen) finanziert, mit dem auch diese Ausgründung gefördert wird. Professor Dr. Hartmut Gemmeke und Dr. Thomas Blank vom Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE) haben im Rahmen des Ausgründungsvorhabens aus den EEF-II-Mitteln einen Mitarbeiter eingestellt, der sich um professionelles Marketing kümmert. Mit beteiligt an der Ausgründung ist mit 20 Prozent auch das Forschungszentrum Karlsruhe selbst.
(Forschungszentrum Karlsruhe, Helmholtz-Gemeinschaft, 12.10.2006 - AHE)
 
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