Vielseitig einsetzbar

Sensor-Kabel spürt kleinste Veränderungen des Erdmagnetfeldes

16.04.17 | Redakteur: Hendrik Härter

Prof. Hartmann von der Universität des Saarlandes hat zusammen mit Experimental-Physikern ein Sensor-Kabel entwickelt.
Prof. Hartmann von der Universität des Saarlandes hat zusammen mit Experimental-Physikern ein Sensor-Kabel entwickelt. (Bild: Oliver Dietze)

Ändert sich ein Magnetfeld, dann könnten Unbefugte ein Grundstück betreten haben oder eine U-Bahn fährt vorbei. Daraus entstanden ist ein Sensor-Kabel, das flexibel ist und zudem keine Daten sammelt.

Sensoren sind Ohren, Nase und Augen: Sie leiten den Straßenverkehr oder zeigen, wo eine U-Bahn oder ein Zug fährt. Außerdem können sie warnen, wann und wo Unbefugte in Gärten, Industrieanlagen oder Naturschutzgebiete eindringen: Wissenschaftler der Universität des Saarlandes haben ein Sensor-Kabel entwickelt, das sich vielseitig, flexibel und kostengünstig einsetzen lässt. Auch kleinste Veränderungen des Magnetfeldes erfasst es sicher, ordnet sie zu und meldet sie weiter. Ohne Daten zu sammeln.

Es erfasst einige Meter um sich herum alles, was das Erdmagnetfeld in irgendeiner Weise ändert. Es kann an Zäunen angebracht unterscheiden, ob nur der Wind an den Maschen rüttelt oder ein Bolzenschneider. Im Boden verlegt erkennt es Autos, nimmt wahr, in welche Richtung sie fahren, unterscheidet sie von Lastwagen.

Sogar Drohnen, die in ein paar Metern Höhe das Kabel überfliegen, bemerkt es – ebenso wie auch den Reißverschluss oder das Handy von dem, der darüber geht. An Flughäfen, U-Bahnen oder Bahnhöfen macht es neue Leitsysteme möglich, auf Privatgrundstücken, Kernkraftwerken wie Industrieanlagen neue Überwachungstechnik.

„Wir haben die Magnetfeld-Sensoren in den vergangenen Jahren kontinuierlich weiterentwickelt und immer sensibler und selektiver gemacht. Die Messwerte und Signalmuster, die entstehen, wenn unsere Sensoren Veränderungen wahrnehmen, können wir sehr genau den Ursachen einer Störung zuordnen“, erläutert Professor Uwe Hartmann von der Saar-Uni. Verschiedene Sensor-Systeme, die seine Arbeitsgruppe entwickelt hat, werden bereits als Verkehrsleitsysteme eingesetzt, etwa an Flughäfen oder in Parkhäusern.

Messfühler wie Perlen an einer Schnur

Die kleinen Messfühler, die die Physiker wie Perlen an einer Schnur in einem dünnen Kabel miteinander verbinden, sind untereinander vernetzt, und melden ihre Messwerte an einen Mikrocontroller. Er verarbeitet die Daten weiter. „Die Signalmuster unterscheiden sich je nach Art der Störung. Wir haben in zahlreichen Versuchsreihen etliche Arten von Änderungen des Magnetfeldes und von Erschütterungen simuliert und den jeweiligen Ursachen zugeordnet. Mit diesen Informationen haben wir das System angelernt. Es erkennt typische Muster, ordnet sie selbstständig Störungen zu und sortiert Fehlalarme aus“, erklärt Hartmann.

Die Physiker haben hierzu Datenmuster mathematisch modelliert und die Auswerteeinheit wie die Sensoren immer detailreicher programmiert und verfeinert. Das System zeigt den Ort der Störung genau an, was vor allem bei großen überwachten Gelände interessant ist. „Wir können es sehr flexibel an verschiedenste Anforderungen anpassen“, erklärt der promovierte Physiker Haibin Gao, der in Hartmanns Team an der neuen Sensortechnik forscht.

Das Sensor-Kabel braucht nicht viel Strom, eine Versorgung etwa über Photovoltaik wäre möglich. Die Sensoren sind nahezu verschleißfrei, ihre Messung ist unabhängig von der Witterung – auch bei Regen, Nebel oder Schnee funktionieren sie. Und das System speichert keine Daten oder sonstige Informationen. Auch Hacker finden keine Angriffsfläche. Nachrichten können etwa via Bluetooth aufs Smartphone oder Tablet geschickt werden.

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