Osrednja tema raziskave je brezžični senzorski sistem, integriran v vijak. Ta meri senzorske signale, jih obdela in pošlje sistemu za obdelavo podatkov meritev. Elektronski sistem v vijaku dela brez baterije. Kinetično energijo vibracij z elementa za pritrditev pretvori v električno energijo, to pa uporabi za pripravo in obdelavo senzorskih signalov. Senzor se navzven ne razlikuje od običajnega vijaka.
Področje uporabe z robustno konstrukcijo
Najpomembnejši scenarij uporabe je uporaba vijaka v vozilih na različnih mestih vgradnje. Primeri uporabe sistema: ključavnica varnostnega pasu, mesto za pritrditev prikolic in zlasti senzorji okoli gonila in motorja vozila. Prah in pljuski vodi ne bi smeli vplivati na sam vijak, zato je vijak načeloma mogoče uporabljati v zahtevnih delovnih pogojih. Ohišje mora biti zato v največji možni meri neprepustno.
Tudi pri različnih skrajnih temperaturah okolice, na primer med delovanjem pozimi/poleti, in uporabo vozila v različnih geografskih območjih, mora biti sistem stabilen in neodvisen od temperaturnih vplivov, zlasti glede raztezanja materiala. Zaradi omejenega prostora mora biti sistem čim manjši.
Izzivi pri razvoju
V vozilu prihaja do vibracij z različnimi amplitudami in frekvencami. Pretvorniki energije zato ustvarijo izmenične napetosti z različnimi amplitudami in frekvencami. Zlasti pri izredno šibkih vibracijah je mogoče ustvariti zelo nizke izmenične napetosti. Običajni usmerniki lahko izredno majhne napetosti usmerijo le z velikimi izgubami. Potrebni pretvorniki DC-DC morajo biti izredno učinkoviti in prikazati dobro delovanje pri zagonu. Pretvorniki energije in sistemi za upravljanje energije morajo biti optimizirani za določena frekvenčna območja vibracij. Poleg tega predstavljajo pri razvoju pretvornika energije znatne ovire tudi mehanske lastnosti in uporaba v kovinskem okolju.
Izziv pri razvoju elektronike za podjetje IK Elektronik je v tem, kako iz najmanjših izmeničnih napetosti pri največji stopnji učinkovitosti pridobiti uporabno enosmerno napetost ter shraniti energijo na ustrezni način. Od količine shranjene energije je nato odvisno, kako dolgo bo lahko delovala priključena elektronika.
Brezžični senzorski sistem s kinetičnim pretvornikom energije v obliki vijaka
Avtor: Raziskovalni projekt univerze Technische Universität Chemnitz in podjetja IK Elektronik GmbH
RUTRONIK, elektronski gradbeni elementi,
Podružnica v Ljubljani
Motnica 5, 1236 Trzin, Slovenia
Tel. +386 1 561 09-80
2017_SE250_20
