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Senor-/Aktorsysteme

Integrationstechnologien für eine vernetzte Welt

15. November 2013, 6:28 Uhr | Von Harald Pötter, Klaus-Dieter Lang, Karl-Friedrich Becker, Maik Hampicke, Olaf Bochow-Neß und Georg Weigelt

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Herausforderung Integration von Sensorknoten in Funktionsbauteile

Der Ausfall von Wellendichtringen, etwa in Getriebemotoren, führt in der Regel zu erheblichen Folgeschäden. Eine periodische Sichtüberwachung ist bei verbauten Wellendichtringen mit großem Aufwand verbunden, da im Falle der Getriebemotoren zunächst das Getriebeöl abgelassen und der Motor demontiert werden muss. Eine automatische Überwachung der Dichtfunktion während des Betriebs ist bislang an der Unzugänglichkeit des Messortes gescheitert. In einem vom BMBF geförderten Projekt wurde ein autarkes Sensorsystem aufgebaut und in ein Getriebe integriert. Eine auf der Luftseite des Wellendichtrings angebrachte IR-Reflexionslichtschranke überwacht die Dichtfunktion (Bild). Die Signale werden durch den Simmering zur Signalverarbeitungseinheit geleitet. Dort werden die Sensordaten vorausgewertet und per Funk während des Betriebs an einen im Getriebegehäuse sitzenden Empfänger übertragen. Die Datenübertragung im Getriebe erfolgt aufgrund der damit möglichen geringeren Antennenmaße im 2,4-GHz-ISM-Band. Damit konnte auch eine zuverlässige Übertragung trotz störender Einflüsse von magnetischen Feldern durch den naheliegenden Motor sichergestellt werden. Um eine autarke Funktion des Sensorknotens zu realisieren, befindet sich auf der drehenden Welle zusätzlich ein Generator. Die abgegebene Amplitudenspannung des Axialflussgenerators ist ausreichend, um die Elektronik im Mess- und Sendemodus mit der geforderten Spannung zu versorgen. Der neuartige Wellendichtring ist fest mit dem autarken Sensorknoten gekoppelt und soll ohne zusätzliche Anpassungsmaßnahmen anstelle eines konventionellen Wellendichtrings nachgerüstet werden können.