Human Body Sensing (HBS)

Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Messung bzw. Erfassung von Drücken und Kräften, die vom menschlichen Körper auf eine Unterlage ausgeübt werden. Auch das Mikroklima im Bereich der Auflage, Temperatur und relative Feuchte, soll gemessen werden.

Es wird eine Messmatte entwickelt, die durch über ihre gesamte Fläche verteilte Sensorknoten den Druck sowie Feuchte und Temperatur misst.

Für die Sensorknoten werden geeignete Sensoren entwickelt und diese zusammen mit einer Auswertelektronik (Mikrocontroller) als miniaturisierte Messmodule gefertigt.

Diese Messknoten stehen über ein Bussystem miteinander in Verbindung. Ein zentrales Modul ist vorgesehen, um die Sensoren abzufragen, Daten zu speichern und diese kabellos an einen PC zur Auswertung und grafischen Darstellung zu senden.

Die Sensoren sind möglichst kostengünstig herzustellen. Auch sollen diese eine geringe Energieaufnahme besitzen. Es werden also kapazitive Sensoren in Dickschichttechnologie entwickelt. Durch Aufbringen einer Silikonschicht als deformierbares Dielektrikum erhält man einen durch Krafteinwirkung veränderlichen Kondensator.

Da die Kapazität umgekehrt proportional zum Plattenabstand ist, läßt sich aus einer Kapazitätsmessung die einwirkende Kraft auf die Platten ermitteln.

Die Feuchte in diesem Bereich wird auf ähnliche Weise gemessen. Das verwendete Dielektrikum einer weiteren Kondensatoranordnung ist hydrophil, so dass es das Wasser aus der Umgebungsluft aufnimmt und somit die relative Permittivität ändert. Die Kapazität eines Plattenkondensators ist proportional zur relativen Permittivität, so dass durch Messung der Kapazität hier die Feuchte bestimmt werden kann. Die Anordnung ist so auszulegen, dass das Dielektrikum der Umgebungsluft direkt ausgesetzt ist und das Wasser optimal hineindiffundiert.

Zur Messung der Kapazitäten ist ein Mikrocontroller vorgesehen. Dieser soll einen integrierten Temperatursensor besitzen. Die Bauelemente sollen auf einem kleinen Substrat untergebracht sein, dieses stellt dann einen Sensorknoten dar. Durch eine geeignete Gestaltung der Oberfläche soll die Krafteinleitung definiert werden. Die einzelnen Systeme werden dann mit Hilfe flexibler Bänder untereinander verbunden. Diese Bänder übernehmen die Positionierung der Sensoren sowie die elektrischen Verbindungen dieser. Durch spezielle Aufbau- und Verbindungstechnik muss eine hochbelastbare Struktur entstehen, die sich aber auch verschiedenen Oberflächen anpasst.