’s Werelds kleinste temperatuursensor haalt zijn energie uit radiogolven

Onderzoekers van de TU/e hebben een piepkleine draadloze temperatuursensor ontwikkeld, die zijn energie op een heel bijzondere manier krijgt. Hij haalt energie uit de radiogolven van het draadloze netwerk waar hij deel van uitmaakt. Daardoor hoeft er geen enkele draad naar de sensor, er hoeft nooit een batterij vervangen te worden. De komst van dit soort sensoren is een belangrijke ontwikkeling op weg naar bijvoorbeeld slimme gebouwen. Maar er zijn nog veel meer toepassingen.

De slimme gebouwen van de toekomst zullen vol sensoren zitten om precies in te spelen op de behoeftes van de bewoners, en om zo duurzaam mogelijk te zijn. Denk bijvoorbeeld aan verwarming en licht die alleen aangaan als er iemand in de kamer is. Dat kan eigenlijk alleen als die sensoren draadloos zijn én geen batterijen nodig hebben, anders zou je in groot gebouw een elke dag bezig zijn batterijen te verwisselen, rekent TU/e-onderzoeker Hao Gao voor in zijn proefschrift, waar hij maandag 7 december op promoveert. Hij ontwikkelde daarom een sensor die slechts 2 vierkante millimeter groot is en 1,6 milligram weegt, ongeveer net zoveel als een korrel zand.

De huidige versie van de sensor heeft een bereik van 2,5 centimeter; de onderzoekers verwachten binnen een jaar een meter te kunnen overbruggen, en uiteindelijk 5 meter. Bij de sensor hoort een speciaal hiervoor ontwikkelde router, met een antenne die gericht radiogolven naar de sensoren stuurt voor energie. Door deze gerichte energie-overdracht verbruikt de router weinig elektriciteit. En ook de sensoren zelf zijn zo gemaakt dat het energieverbruik extreem laag is. Verder werkt de sensor ook onder een laagje verf, stucwerk of beton. Daardoor is hij makkelijk te verwerken in de bouw, bijvoorbeeld door hem met de latex op de muur aan te brengen, vertelt Peter Baltus, TU/e-hoogleraar draadloze technologie.

In de sensor zit onder meer een antenne, die de energie van de router opvangt. Die energie slaat de sensor op, en als er genoeg is, dan gaat de sensor aan, meet de temperatuur, en stuurt een signaal naar de router. Dit signaal heeft een iets andere frequentie, afhankelijk van de gemeten temperatuur. De router kan uit die afwijkende frequentie de gemeten temperatuur afleiden.

Met dezelfde technologie is het mogelijk om ook andere draadloze sensoren te maken, bijvoorbeeld voor het meten van beweging, licht en vochtigheid. Het toepassingsgebied is enorm, aldus Baltus. Het loopt uiteen van betalingssystemen en draadloze identificatie tot slimme gebouwen en industriële productiesystemen. Duur zal dat niet zijn: bij massaproductie zullen de sensoren zo’n 20 cent per stuk gaan kosten. De sensor is gebaseerd op 65-nm CMOS-technologie.