Im Rahmen dieses BMBF-Verbundprojektes wurde die anwendungsgerechte Entwicklung von Mikrosystemtechniken und deren Umsetzung in Demonstratoren für den Einsatz in der Meeresbiologie und -technik sowie in weiteren Einsatzgebieten mit rauhen und feuchten klimatischen Bedingungen vorangetrieben. Der erforderliche hohe Integrationsgrad und die Miniaturisierung wurden durch den Einsatz der Chip-on-Board-Technik erreicht, die den besonderen Erfordernissen durch spezielle Entwicklungen in der Werkstoff- und Systemintegrationstechnik angepasst werden musste. Die Anpassungen. betrafen die Bereiche der Systemträger und der Komponenten (vor allem der Sensoren), aber auch die Verbindungstechniken und die Gehäusung. Bei der zu demonstrierenden Anwendung im Bereich der Meeresbiologie bzw. -zoologie handelt es sich um einen Datenlogger im Miniaturformat, der die Lebensgewohnheiten von immer kleineren Tieren in ihrem Lebensraum aufnehmen soll, ohne sie in ihren natürlichen Abläufen zu stören. Ziel war es, einen möglichst kleinen Datenlogger zu entwickeln und herzustellen, der die dabei entstehenden sehr großen Datenmengen erfassen und aufzeichnen kann. Der zu erstellende Demonstrator für das Datenloggersystem sollte ein autarkes elektronisches Gesamtsystem darstellen, dessen Kern eine batteriegespeiste, intelligente Schaltung mit mehreren Sensoren bildet, deren Signale über längere Zeiträume aufgezeichnet werden. Der Demonstrator beinhaltet einen Zentralprozessor (8-Bit Microcontroller mit integriertem Flash-Programmspeicher), an den 4 hochauflösende 3-Kanal-AD-Wandler, der Datenspeicher, die Real Time Clock, die Spannungsversorgung und das Dateninterface angeschlossen sind. Die Kommunikation der Komponenten übernimmt ein serieller Steuerbus, was die erforderlichen Leitungen auf ein Minimum reduziert. Die gesammelten Messdaten werden nach ausgeführtem Einsatz in ein Verarbeitungsgerät (wie PC und Software) übertragen, ausgewertet und anschließend aufbereitet (visualisiert in Text- oder Grafikdateien). Der Gesamtaufbau entspricht also einem kleinen Mikrosystem, das alle traditionellen Gerätekomponenten in sich vereint. Eine ausgeklügelte, Anordnung aller Einzelteile, wie Spannungsversorgung, 9 Einzelsensoren (zur Messung von Temperatur, Druck, Licht, Sauerstoff, Leit- und pH-Wert, Geschwindigkeit, Ort und Lage), Analog- und Digitalschaltungen, wasserdichte Abdichtungen von wechselbaren Komponenten, wie Batterie (3,6 V Lithium), Wasserelektroden und Kommunikationsinterface nach außen bilden dann eine kompakte Messeinrichtung. Während des Demonstratoraufbaus wurden diverse Test- und Verifizierungsprozeduren durchgeführt, die Schritt für Schritt die Erfüllung der im Vorweg konzipierten Einzelfunktionen belegten. Aufgrund des internen Datenspeichers konnten auch sehr leicht die Genauigkeiten der Messwerte aller Sensoren nachgewiesen werden. Zeitvergleiche mit funkgesteuerten DCF-Uhren verifizierten die Zeitbasis innerhalb der Genauigkeitsanforderungen. Die Testabläufe für die Validierung der Demonstartorfunktionen und zum Funktionsnachweis der softwarebasierten Demonstratoreigenschaften verliefen ebenso erfolgreich, wie ein Test zur Temperaturstabilität der elektronischen Schaltung. Erste Einsätze der, wie beschrieben gefertigten und getesteten Datenloggerdemonstratoren mit Meeresbewohnern, wie Robben, Pinguinen, etc. sind geplant.


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