Publication type: Conference paper
Type of review: Peer review (abstract)
Title: Zutrittskontrolle mit Energy Harvesting aus der Türklinkenbewegung
Authors : Gruber, Juan-Mario
Toma, Patrick
et. al : No
DOI : 10.5162/sensoren2019/2.3.2
Proceedings: 20. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2019
Pages : 166
Pages to: 169
Conference details: 20. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2019, Nürnberg, 25. - 26. Juni 2019
Issue Date: 25-Jun-2019
Publisher / Ed. Institution : AMA
ISBN: 978-3-9819376-0-2
Language : German
Subjects : Energy Harvesting; Door lock; RFID
Subject (DDC) : 004: Computer science
Abstract: Dieser Beitrag stellt ein energieautarkes System für die Zugangskontrolle mittels Energy Harvesting vor. Das System ist für den Einbau in eine konventionelle Tür konzipiert. Die Einbaumasse entsprechen einem Standardtürschloss. Das vorgestellte energieautarke System besteht aus einen Energy Harvester, einen NFC Transceiver IC, einen Mikrocontroller, einer Power-Management-Schaltung zur Energiekontrolle, einen Spannungsregler und einen Schrittmotor zum Entriegeln der Tür (siehe Abbildung 1). Ziel des energieautarken Systems ist es, einen NFC-Tag anhand Umgebungsenergie auszulesen, um eine anschließende Authentifizierung durchzuführen. Bei erfolgreicher Authentifizierung wird die Tür mit einem Motor entriegelt. Als Energy Harvester wird ein Schrittmotor verwendet, der mechanische Bewegungen in Wechselstrom umwandelt. Damit dem energieautarken System genügend Energie zur Verfügung steht, wurde ein zweistufiges Getriebe implementiert (siehe Abbildung 2). Die Spannungsregelung übernimmt ein Buck-Konverter, der die Wechselspannung in geregelte 3. 3 V umwandelt. Als Energiespeicher dient ein herkömmlicher Superkondensator. Die Elektronik zum Auslesen und Entriegeln der Tür wird nur dann mit Spannung versorgt, wenn genügend Energie vorhanden ist. Zu diesem Zweck wurde eine Power-Management-Schaltung konzipiert, die den Spannungspegel am Energiespeicher mittels einer Spannungsreferenz und eines Komparators mit Hysterese überwacht. Das System startet, sobald genügend Energie durch betätigen der Türklinke gesammelt wurde. Nach dem Aufstarten des energieautarken Systems wird der NFC Tag ausgelesen und überprüft, ob die nötige Eintrittsberechtigung vorhanden ist. Bei erfolgreicher Authentifikation wird das Türschloss entriegelt. Das Ergebnis der Authentifizierung wird mittels LED (rot und grün) angezeigt. Die Anzeige kann drei Zustände annehmen. Die grüne LED signalisiert, dass ein Tag erkannt wurde und dieser die nötigen Rechte besitzt, um die Tür zu entriegeln. Die rote LED leuchtet, falls ein Tag erkannt wurde, jedoch die nötigen Rechte nicht vorhanden sind, um die Tür zu entriegeln. Solange keine der beiden LEDs leuchtet, wurde auch kein Tag erkannt und die Tür bleibt im verriegelten Zustand. Der gesamte Prozess der Authentifizierung und Entriegelung erfordert etwa 90 mJ. Mit dem erstellten Prototyp konnte nachgewiesen werden, dass durch einmaliges Betätigen des Türgriffs genügend elektrische Energie zur Verfügung steht, um das energieautarke System zu betreiben (Abb. 3).
URI: https://digitalcollection.zhaw.ch/handle/11475/19294
Fulltext version : Published version
License (according to publishing contract) : Licence according to publishing contract
Departement: School of Engineering
Organisational Unit: Institute of Embedded Systems (InES)
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