Messtechnik und Analytik

In den letzten Jahren hat Fraunhofer ENAS Technologien für kosteneffizient hergestellte und umweltfreundliche Sensorsysteme entwickelt, die sowohl beim Umweltmonitoring als auch zur Unterstützung einer smarten Überwachung von landwirtschaftlichen Anbauflächen einsetzbar sind. Die Basis der Arbeit liegt in der Entwicklung von neuartigen Sensoren unter Verwendung von Drucktechnologien und umweltfreundlichen und inerten Materialien. Im Herbst 2019 wurden die ersten Entwicklungsmuster auf der Agritechnica in Hannover vorgestellt. Die Sensoren bestehen aus einem Elektronikmodul mit einem Single-Chip-Funksystem und Sensoren für die Luft- und Bodentemperatur, einem Irrigationssensor zur Überwachung der Bewässerung sowie einer gedruckten Antenne und einer gedruckten Batterie, die in einem kunststoffbeschichteten Zellulosesubstrat eingeschlossen sind. Zur Messung des Irrigationszustandes und der Steuerung von Düngung und Bewässerung wird zudem ein neuartiger Sensor verwendet, der die Saugspannung ermittelt. Sie ist ein Maß für den Druck, den Pflanzenwurzeln überwinden müssen, um Wasser aus der Bodenstruktur aufnehmen zu können. Dabei wird die sich mit der Saugspannung des Bodens ändernde Leitfähigkeit eines speziellen Matrixmaterials als Messprinzip verwendet. Für den Einsatz werden die Sensoren unter der Erde verankert, der Irrigationssensor hydraulisch an die Bodenmatrix angekoppelt. Ein Teil der Sensoren ragt dabei über die Bodenoberfläche hinaus und beherbergt das Elektronikmodul und die Antenne. Das gegenwärtig eingesetzte Funksystem gewährleistet eine direkte Kommunikation der Daten zu einem auf dem Feld installierten Gateway.