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Projekt StorAIge

Wir erforschen eingebettete Datenspeicher mit extrem niedrigem Energieverbrauch in Frontend-ICs für drahtlose Sensoren zum Monitoring von Windkraftanlagen und von Pflanzen in Gewächshäusern.

Innovative, miniaturisierte und extrem stromsparende drahtlose Sensorlösungen für Industrie-4.0-Anwendungen

Wir entwickeln am IMMS in StorAIge zwei ASICs für drahtlose Sensoren für Industrie- 4.0-Anwendungen. In enger Zusammenarbeit mit den Konsortialpartnern microsensys und endiio werden wir einen UHF-RFID-Sensor-Transponder-IC zur Überwachung von Pflanzen in Gewächshäusern und einen Wake-Up-Empfänger-IC zum Monitoring von Windkraftanlagen realisieren. Diese neuen und innovativen ICs werden den Benchmark-ULP-Speicher von X-FAB nutzen, um sicherzustellen, dass die Chips nur sehr wenig Strom für den Betrieb benötigen.

Entwicklung eines UHF-RFID-Sensor-Transponder-ICs mit extrem niedrigem Stromverbrauch für die Überwachung von Pflanzen in Gewächshäusern

In hochautomatisierten und modernen Gewächshäusern werden Pflanzen auf Förderbändern permanent umplatziert, um für alle Pflanzen die gleichen klimatischen Bedingungen zu schaffen. Außerdem ist es sehr wichtig, die Temperatur und die Bodenfeuchte der einzelnen Pflanzen kontinuierlich zu überwachen, um sicherzustellen, dass sie sich gleich entwickeln. Ein Monitoring mit batteriebasierten drahtlosen Sensoren ist dafür in der Regel zu teuer. Passive UHF-RFID-basierte Sensortransponder werden dagegen nicht mit Batterien, sondern mit der Energie aus den Lesegeräten betrieben und gelten daher als hervorragende Alternative. 

Allerdings besteht hier die Herausforderung darin, die Bodenfeuchtesensoren ohne Batterien bei einer Reichweite von zwei Metern zu messen und passiv auszulesen, während sich die Pflanzen kontinuierlich auf dem Förderband bewegen. Mit dem Know-how aus dem BMBF-Projekt RoMulus entwickeln wir am IMMS derzeit im Projekt StorAIge einen extrem stromsparenden UHF-RFID-Sensor mit intelligentem Energiemanagement für solche anspruchsvollen Anwendungen.

Entwicklung eines Wake-Up-Empfänger-ICs mit extrem niedrigem Stromverbrauch für das Monitoring von Windkraftanlagen

Das Getriebe in Windrädern verursacht unter allen Komponenten den größten Anteil an jenen Ausfällen, die sich direkt auf die Betriebs- und Wartungskosten auswirken. Um im Fehlerfall kostenintensive Lagerschäden zu verhindern, müssen umfangreiche Daten, wie etwa zu Vibrationen und der Temperatur, lokal über Sensoren erfasst und mit einer lokalen Intelligenz für eine Diagnose ausgewertet werden. Eventgesteuerte Wake-up-Empfänger sind eine Schlüsselkomponente für den energiearmen Betrieb von Sensoren in solchen Anwendungen. 

In StorAIge werden wir am IMMS einen Wake-up-Empfänger-IC mit extrem niedrigem Stromverbrauch für drahtlose Sensoranwendungen entwickeln. Die Herausforderung besteht darin sicherzustellen, dass die Sensorknoten unter strengen Stromverbrauchsgrenzen u.a. im Nanowattbereich betrieben werden können und in der Lage sind, in einem „schlafenden, aber bewussten“ Zustand zu verbleiben und beim Empfang eines Funk-Wake-Up-Signals den Betriebsmodus sofort zu wechseln. Durch unseren Wake-Up-Empfänger soll sichergestellt werden, dass in anspruchsvollen Anwendungen wie Windrädern, in denen extreme und schwierige Bedingungen herrschen, Fehler schnell erkannt und wartungsintensive Folgeschäden vermieden werden können.

Akronym / Name:

StorAIge / Embedded storage elements on next MCU generation ready for AI on the edge

Laufzeit:2021 – 2024

Projekt-Webseite:https://storaige.eu/

Anwendung:

Umwelt-Monitoring und Smart-City-Anwendungen|Automatisierungstechnik und Industrie 4.0

Forschungsfeld:Integrierte Sensorsysteme


Zugehörige Inhalte

Veranstaltung,

IEEE RFID-TA 2021

11th IEEE international Conference on RFID Technology and Applications


Kontakt

Kontakt

Eric Schäfer, M. Sc.

Leiter Mikroelektronik und Institutsteil Erfurt

eric.schaefer(at)imms.de+49 (0) 361 663 25 35

Eric Schäfer und sein Team erforschen Integrierte Sensorsysteme und hier insbesondere CMOS-basierte Biosensoren, ULP-Sensorsysteme und KI-basierte Entwurfs- und Testautomatisierung. Die Ergebnisse fließen in die Forschung an den Leitthemen Sensorsysteme für die In-vitro-Diagnostik und RFID-Sensoren ein. Er unterstützt Sie mit Dienstleistungen rund um die Entwicklung integrierter Schaltungen und mit KI-basierten Methoden für komplexe IC-Entwürfe.


Förderung

Das Projekt StorAIge wird vom KDT Joint Undertaking (JU) unter der Nummer 101007321 gefördert. JU erhält Unterstützung aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union in Frankreich, Belgien, der Tschechischen Republik, Deutschland, Italien, Schweden, der Schweiz und der Türkei. Das diesem Bericht zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Kennzeichen 16MEE0155T sowie mit Mitteln des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft unter dem Förderkennzeichen 2021 ECS 0003 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei der Autorin/beim Autor.


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