Mitarbeitende des Institute of Embedded Systems an der ZHAW haben diese Entwicklung bereits in den Anfängen von Ble 2010 bis 2011 gemacht. Das Ziel war es, preisgünstige und energieeffiziente Sensoren zu entwerfen, die ihre Daten für die Anzeige an Smartphones senden. Das Tag lässt sich auch einsetzen, um spezielle Informationen wie Position, Identität oder sogar gespeicherte Nachrichten zu übermitteln. Dazu braucht es genügend Licht – etwa in Büros oder öffentlichen Gebäuden. Eine Lichtintensität von 200 Lux reicht für die Version mit DSSC-(Dye-Sensitized Solar Cell-)Indoor-Solarzelle. Das Tag ist auf mehreren Konferenzen detailliert beschrieben worden. Heute gibt es diverse Ausführungen in Kombination mit anderen Technologien wie zum Beispiel NFC (Near Field Communication).
Tiefe Erstellungs- und Wartungskosten
Dank einer minimalen Anzahl von Komponenten sind die Materialkosten tief. Da es keine Batterien zu wechseln gibt, ist der Wartungsaufwand minimal – getreu dem Motto «install and forget». Ausserdem lässt sich eine sehr kleine Solarzelle verwenden, auch dies reduziert die Kosten. Das Power-Management erlaubt es, Energie von einer Quelle, die 0,3 V oder mehr liefert, zu ernten.
Ein herkömmlicher Kondensator akkumuliert die Energie. Dies hält die Komplexität und damit auch Kosten und Energie in Grenzen, da keine speziellen Algorithmen und Komponenten für die Überwachung der Energiespeicherspannung nötig sind. Sobald genug Energie in dem Speicher vorhanden ist, startet das System. Es führt Messungen durch und überträgt die Daten auf die drei ADV-Kanäle von Ble. Anschliessend schaltet sich das System aus und der Zyklus beginnt von vorne.
Smartphone-tauglich und proprietär
Smartphones, die eine Ble-Schnittstelle besitzen, können die Daten empfangen und darstellen. Beispiele für iPhone, Android BS und Blackberry bestehen. Dazu müssen Anwender jedoch die passende App installieren.
Die Organisation der Daten im Frame ist proprietär. Dafür gibt es mehrere Gründe: Die gute Struktur trägt zu einer energiesparenden Übertragung bei, da das System nur ein Minimum an Daten sendet. Nach dem Wissensstand der InES-Mitarbeitenden waren sie die Ersten überhaupt, die Sensordaten direkt im Ble-Beacon-Rahmenformat integriert haben. Deshalb war es nötig, eine eigene Struktur zu definieren. Trotz der proprietären Struktur der Daten passt die Anwendung aber gut mit Ble zusammen – passende Apps lassen sich problemlos entwickeln.
Einfaches System mit kleiner MCU
Da die Daten in ADV-Frames gepackt sind, bleibt das System einfach. Die Anwendungsschicht ist direkt über der Verbindungsschicht – dem Link Layer – programmiert. Damit ist kein vollständiger Ble-Stack nötig, was zu einer sehr kleinen Software und einem niedrigen Energiebedarf führt. Ein kleiner 8-Bit-Mikrocontroller wie beispielsweise der EM 6819 von EM Microelectronic genügt. Zum Einsatz kommt der Ble-Controller EM 9301 des Unternehmens. Diese Schaltung implementiert genau die zwei nötigen Schichten PHY und LL. Das erlaubt dem Mikrocontroller, die Information in den in der Ble-Spezifikation vereinbarten Rahmen zu laden und zu senden. Der SHT 21 von Sensirion misst Temperatur und Feuchtigkeit. Weniger als 100 µJ sind nötig, um eine Messung durchzuführen und die Daten auf drei ADV-Kanäle zu übertragen. In einem Büro mit normalen Lichtbedingungen übermittelt das Tag Temperatur und Feuchtigkeit in regelmässigen Abständen. Da Sensorknoten über eine Adresse verfügen, kann man mehrere Sensoren an verschiedenen Orten eines Gebäudes wartungsfrei verwenden.
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