Industrie 4.0: Maschinen kommunizieren mit Infrarotlicht

Keine lästigen Kabel und keine langen Wartezeiten. Das neue Modul des Fraunhofer Instituts sendet via Infrarotlicht Daten in Übertragungsraten von bis zu 12,5 Gigabit pro Sekunde. Mit dem Modul lassen sich außerdem die Wartungskosten und Spionagemöglichkeiten deutlich reduzieren.

Die reibungslose Kommunikation der Maschinen untereinander im Zeitalter der Industrie 4.0 ist von immenser Bedeutung. Einerseits handelt es sich dabei oft um große Datenmengen und andererseits muss die Kommunikationsstruktur möglichst platzsparend funktionieren. Die bisherige Datenübertragung über Kabel ist dafür bald nicht mehr ausreichend. Die Kabel nehmen oft Platz weg und unterliegen Verschleißteilen. Aus diesem Grund hat das Fraunhofer Institut eine neue drahtlose Technologie zur Kommunikation entwickelt. Mit WLAN hat das allerdings nicht viel zu tun, dies wäre zu langsam für die riesigen Datenmengen.

Vielmehr haben Wissenschaftler am Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS ein zur Datenübertragung einsetzbares Modul entwickelt. Damit können Daten sicher und schnell per Infrarotlicht übertragen werden. Auf kurzen Distanzen sind so Übertragungsraten von bis zu 12,5 Gigabit pro Sekunde möglich. Auf größere Entfernungen von bis zu 30 Metern liegt die Rate aber immer noch bei einem Gigabit pro Sekunde.

„Die Vorteile von drahtlosen Systemen liegen insbesondere bei beweglichen oder bewegten Anlagenteilen in der höheren Zuverlässigkeit und Sicherheit im Gegensatz zu verschleißanfälligen und teuren Spezialkabeln“, so das Institut. Mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul sollen auch teure Umrüstungs- und Wartungsarbeiten entfallen, was wiederum deutliche Kosteneinsparungen in der Montage und Instandhaltung zur Folge hat.

Das neu entwickelte Modul lässt sich ach dem Plug-and-Play-Prinzip einfach in bestehende Steuerungssysteme und Maschineninfrastrukturen einbinden. „Der auf Li-Fi Technologie basierende Transceiver ersetzt dort die verschleißanfälligen Hochfrequenz-Steckverbinder und ermöglicht damit eine bessere Board-to-Board Kommunikation.“ Die kleinste Ausfertigung des Transceivermoduls ist dabei gerade einmal 2x2x2 Millimeter groß.

Den Wissenschaftlern zufolge stehe der Transceiver Kabel- oder Steckverbindungen in nichts nach und sei auch gegenüber verfügbaren Funklösungen bis zu zehnmal schneller. Zudem biete die neue Technologie vernachlässigbare Bitfehlerraten (<10-11), einen äußerst geringen Energiebedarf sowie niedrige Kosten. Und im Gegensatz zu Funkwellen senden die Lichtwellen nur in einem begrenzten Lichtkegelbereich, schon ein lichtundurchlässiger Sichtschutz reicht demnach aus, um die Daten vor Industriespionage zu schützen.

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