M1-2.1 - Abbaubare Sensorknoten zur Überwachung der Bodenfeuchte im Smart Farming

Event

23. ITG/GMA-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2026
2026-06-09 - 2026-06-10
Nürnberg

Band

Vorträge

Chapter

Energie- und Umwelttechnik

Author(s)

S. Böller, B. Loepp, T. Grenter - Fraunhofer IMS, Duisburg, A. Grabmaier - Universität Duisburg-Essen, Duisburg

Pages

332 - 337

DOI

10.5162/sensoren2026/M1-2.1

ISBN

978-3-910600-11-9

Price

free

Abstract

Die präzise Bestimmung der Bodenfeuchte ist eine zentrale Voraussetzung für eine zielgerichtete Bewässerung in der modernen Landwirtschaft. Kabellose Sensorknoten ermöglichen dabei eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung, verbleiben jedoch bei großflächigem Einsatz potenziell als Elektronikschrott im Feld. In diesem Beitrag wird ein abbaubarer Sensortransponder zur Bestimmung der Bodenfeuchte vorgestellt, der sich nach seiner Einsatzzeit umweltverträglich zersetzt und daher nicht wieder eingesammelt werden muss. Das Konzept basiert auf einem passiven UHF-RFID-Sensortransponder, der ohne Batterie auskommt und somit einen besonders einfachen Aufbau aufweist. Als zentrale Komponente wurde eine abbaubare Leiterplatte aus Holz als Trägerschicht und Eisen als Leitermaterial entwickelt. Es konnte gezeigt werden, dass Leitungsbreiten bis 600 µm zuverlässig gefertigt werden können. Der kapazitive Bodenfeuchtesensor sowie die Antenne wurden simulationsbasiert ausgelegt und auf konventionellen Materialien aufgebaut und charakterisiert. Erste Messungen über einen Zeitraum von etwa fünf Tagen zeigen, dass der Transponder den Trocknungsvorgang im Boden qualitativ erfassen kann. Der genutzte Dynamikbereich von 4 pF bis 8 pF lässt Potenzial zur Optimierung des Sensordesigns erkennen. In weiteren Schritten soll die Beziehung zwischen Sensorkapazität und volumetrischem Wassergehalt mithilfe von Referenzsensoren ermittelt sowie der Transponder vollständig auf abbaubaren Materialien realisiert werden.