Research and Development of a Telemetry System for Condition Monitoring of Machines Using Sub-GHz Frequency Bands

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

In dieser Arbeit wird Konzept, Umsetzung und Evaluierung eines Systems zur Zustandsüberwachung vorgestellt, welches auf den Sub-GHz Frequenzbändern basiert. Darüber hinaus werden die an einem vollständigen Prototypen durchgeführten Leistungstests präsentiert. Das Wireless M-Bus Netzwerkprotokoll wurde ausgewählt, da es eine genormte, etablierte Schnittstelle zur Datenübertragung bietet. Der Smart Sensor vereint einen Beschleunigungssensor und einen energieeffizienten Mikrocontroller mit Netzwerkunterstützung zu einem batteriebetriebenen eingebetteten System. Ein IEC 61131 konformer Industrie PC (IPC) wurde als Edge Device verwendet. Dieser beinhaltet ein Wireless M-Bus Erweiterungsmodul. Die Evaluierung der Reichweite wurde mit omnidirektionalen Antennen durchgeführt. Bei einer Sendeleistung von 14dBm, entsprechend einer Stromaufnahme von 6.5mA, konnten Reichweiten von einigen hundert Metern, abhängig von Hindernissen in der Fresnel'schen Zone, erreicht werden. Der Stromverbrauch im Ruhezustand des Smart Sensors wurde als Haupteinfluss der Batteriebetriebszeit identifiziert. Unter Annahme eines stündlichen Messzykluses mit 1600 Datenpunkten, einer Messfrequenz von 3200Hz, sowie einer gesammelten Datenübertragung in Intervallen von sechs Stunden, konnten Batteriebetriebszeiten von bis zu ca. zwei Jahren geschätzt werden. Diese Ergebnisse bestätigen die Eignung der Sub-GHz Frequenzbänder für Anwendungen in der Zustandsüberwachung, sofern moderate Anforderungen an die Übertragungsgeschwindigkeit vorliegen.

Details

Titel in ÜbersetzungEntwicklung eines Telemetriesystems zur Zustandsüberwachung von Maschinen, basierend auf den Sub-GHz Frequenzbändern
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung25 Okt. 2019
StatusVeröffentlicht - 2019