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INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2022

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2022

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK AUSBLICK In der digital vernetzten Welt geht es immer häufiger um energieautarke Systeme und Kleingeräte aller Art, die ihren Strom direkt aus der Umgebung ernten. Hier liegt Ubito mit dem Thema Energy-Harvesting per Wiegand-Draht voll im Trend. Aktuell hat das Startup weltweit etwa 50 Applikationen auf dem Schirm, die sich als Kandidaten für den Einsatz von Wiegand-Systemen eignen könnten. In der Regel geht es dabei um Nachhaltigkeit und den Wegfall von Batterien. Während viele Projekte noch eher vage sind, gibt es Applikationsideen, die deutlich pragmatischer angegangen werden – nicht zuletzt auch nach dem Durchbruch mit dem Wiegand Harvester für IoT-Netzwerke. Ein ‚heißer‘ Kandidat tut sich aktuell in der Lagerlogistik und im Warehousing auf, wo Produkte in Echtzeit geortet und verfolgt werden. Tracking und Tracing sind hier ein Muss. Etabliert haben sich hier Real Time Location Systeme (RTLS), die über den Einsatz von Sendern und Empfängern Positionsdaten ermitteln und weitergeben. Bei der RTLS-Ortung greifen zwei Hauptansätze, um Entfernung und Standort per Funk zu erheben. Klassische Technologien wie Wi-Fi, Bluetooth und Active RFID basieren auf dem RSSI (Received Signal Strength Indication)-Ansatz. Spezielle Algorithmen sorgen bei diesem Schätzverfahren über das Auslesen der Signalstärken für die Positionswerte. Da Umgebungsänderungen die Signalstärke beeinflussen können, ist es oft schwierig, mit dieser Technik ein hohes Maß an Genauigkeit zu erzielen. Alternative ist das ToF (Time of Flight)-Verfahren, das bei direkter Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger greift und genaue Positionsdaten ermittelt. Schon länger kommen bei diesen RTLS-Einsätzen UWB-Funkmodule millionenfach zum Einsatz, die allerdings gegenwärtig auf Batterien zur Stromversorgung angewiesen sind. Obwohl UWB-Systeme sich durch geringen Stromverbrauch auszeichnen, müssen auch hier die Batterien ersetzt oder aufgeladen werden, was erhebliche Wartungskosten erzeugt. „Genau hier sehen wir ein riesiges Potenzial für eine Wiegand- Lösung, “ so Best. „Im Visier haben wir ein Szenario, bei dem unsere Harvester, getriggert durch das externe Magnetfeld, den Energieimpuls für die Versorgung des UWB-Moduls liefern, sobald ein Objekt bewegt und an einer spezifischen Location ein- oder ausgecheckt wird. Noch sind wir weit weg von einer praktischen Realisierung, aber wir arbeiten dran!“ Stabmagnete am Rahmen angebracht wurden. Die kompakten Harvester bestehen aus einem 21 mm langen, aufwändig konditionierten Wiegand-Draht, der in eine Spule eingebettet ist. Sie haben die Größe einer AAA-Batterie (d=7,5 mm). Jedes Mal, wenn das Fenster geöffnet oder geschlossen wird, gleiten die Harvester an den Magneten vorbei, was in dem hochsensiblen Wiegand-Draht abrupte magnetische Polaritätswechsel auslöst. Die über diese Pulse generierte Energiemenge ist un abhängig davon, wie schnell oder langsam das Fenster bewegt wird – ein USP der Wiegand-Technologie. Die durch die Umpo lung getriggerten Impulse erzeugen 10 μJ Energie pro Harvester: Genug, um den Mikrocontroller zu aktivieren und den im System integrierten Temperatursensor auszulesen. Das Team fügte ein UWB- Sendemodul hinzu, mit dem das 134 Byte-große Daten paket problemlos an eine 60 m entfernte Empfangsstation gefunkt werden konnte. „Noch haben wir es mit ersten Prototypen und Lab-Demos zu tun, nicht mit einem fertigen Produkt,“ fasst Best zusammen. „Immerhin haben wir gezeigt, welches Potenzial in der Wiegand-Technologie steckt und was sich schon jetzt durch die Kombina tion unserer Energy Harvester mit handelsüblichen elektronischen Komponenten machen lässt.“ Welche Marktchancen sich künftig für kommerzielle Sensorsysteme auf Wiegand-Basis bieten, zeigen Prognosen. So wird das Industrielle Internet of Things (IIoT) in den kommenden zehn Jahren um das Dreifache wachsen. Bilder: Schmuckbild peterschreiber.media – stock.adobe.com, sonstige Fraba www.ubito.com UNTERNEHMEN Fraba B.V. Jan Campertstraat 9, 6416 SG Heerlen, Niederlande E-Mail: info@fraba.com 03 Sobald die Harvester beim Öffnen oder Schließen des Fensters die Magnete passieren, kommt es zu plötzlichen Polaritätswechseln und dem Auslösen der Wiegand-Pulse AUTOR Martin Wendland, freier Journalist, Toronto/ Kanada 30 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2022/06 www.industrielle-automation.net

MIT MULTIPOSITIONSMESSUNG JEDERZEIT AUF ZACK Temposonics (ehemals MTS Sensors) erweitert seine E-Serie IO-Link. Die Sensoren sind mit Multipositionsmessung erhältlich, so dass bis zu acht Positionen gleichzeitig erfasst und ausgegeben werden können. Temposonics, ein Unternehmen der Amphenol Gruppe, hatte 2016 erstmalig eine komplette Produktreihe magnetostriktiver Positionssensoren mit IO-Link vorgestellt. Mit der anstehenden Erweiterung werden lineare Positionssensoren erhältlich sein, mit denen bei bis zu vier Positionen neben dem Positionswert auch der Geschwindigkeitswert ausgegeben werden kann. Weitere lineare Messwertgeber sind nicht erforderlich, sodass weniger Verkabelung anfällt, Prozesse vereinfacht und Kosten gesenkt werden. Zum Tragen kommt dies zum Beispiel beim Schneiden und Wickeln von Papier und Folie. Wurden bislang für Messer und Trimmbänder jeweils ein Sensor benötigt, können jetzt dank Multipositionsmessung die Positionen von bis zu acht Messern bzw. Trimmbändern mit nur einem Sensor überwacht werden. www.temposonics.com AUF EINEN BLICK Effiziente Kleinteilelagerung Hohe Lagerdichte Sehr kurze Installationszeiten Niedriger Energieverbrauch Integrierter Kommissionierplatz ZUKUNFT EFFIZIENT GESTALTEN Moderne Komponenten für die Energiegewinnung aus regenerativen Energiequellen bietet A.B. Jödden. Diese können z. B. Photovoltaikanlagen und Wasserkraftwerke effizienter machen. Die richtige Ausrichtung von Photovoltaikanlagen kann z. B. mit Neigungssensoren der Serie KAS2000 überwacht werden. Der hochauflösende Sensor hat Messbereiche von ± 90 ° bei einer Arbeitstemperatur von -40 bis +85 °C in einem IP68-Gehäuse. Für Wasserkraftwerke bietet der Hersteller mehrere Wegaufnehmer an. Diese messen z. B. im Zuge des Condition Monitoring die Fugenspalten der Talsperren. So können Bauteile schon ausgetauscht werden, bevor sie versagen. Außerdem kommt aus dem Hause des Sensorspezialisten auch Fachliteraur zum Thema. Das Buch „Wohin und Womit“ von Mitarbeiter Michael Heßhaus beleuchtet Themen wie konventionelle und alternative Energieerzeugung, Antriebe sowie Kraftstoffe, benötigte Infrastruktur und mögliche Zukunftsszenarien. www.abjoedden.de LOGI-KIT MINI EFFIZIENZ IST MEHR ALS DIE SUMME ALLER TEILE Das Regalbediengerät MINI beflügelt die Ein- und Auslagerung kleiner Lasten. Die leichte, gewichtsoptimierte Konstruktion bringt unterschiedliche Ladungen zielgerichtet und sicher zum gewünschten Lagerplatz. Im Subsystem LOGI-KIT MINI steigert das Regalbediengerät MINI die Ein- und Auslagerleistung bei maximaler Raumnutzung – ein Gewinn für Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Hauseigene Kleinteilefördertechnik und Lastaufnahmemittel sowie die DAMBACH Gerätesteuerung sorgen für perfekt abgestimmte Lösungen in jedem Einsatzbereich und für jede Branche. Mehr zu Lagerautomatisierung finden Sie hier: www.dambach-lagersysteme.de