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RFID-Sensor

Draht- und batterieloser RFID-Sensor überwacht Temperatur in Schaltanlagen

| Redakteur: Sariana Kunze

Schaltanlagen gelten als Herz einer jeden Industrieanlage. Jedoch steht schnell die gesamte Produktion still, wenn sie überhitzen. Forscher am Fraunhofer IPMS haben hierfür ein draht- und batterieloses RFID-Sensor-System entwickelt, das die Temperatur in Schaltanlagen überwachen kann.

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Wissenschaftler haben einen draht- und batterieloser RFID-Sensor für Schaltanlagen entwickelt, der die Temperatur überwachen kann.
Wissenschaftler haben einen draht- und batterieloser RFID-Sensor für Schaltanlagen entwickelt, der die Temperatur überwachen kann.
(Bild: Fraunhofer IPMS)

Eine permanente Temperaturüberwachung in Schaltanlagen ist für einen zuverlässigen Betrieb der gesamten Industrieanlage wichtig, war aber bisher schwierig. Denn unentdeckte Überlastungen oder fehlerhafte Installationen können zu Überhitzungen und sogar zu Bränden führen - Ausfälle oder ein Stillstand der gesamten Produktion können dann die Folge sein. Ein Ereignis, das sich vermeiden lässt, denn meist kündigen sie sich im Vorfeld durch erwärmte Schraubenverbindungen an den Stromschienen an. Diesem Problem haben sich Entwickler des Fraunhofer IPMS angenommen und ein draht- und batterieloses RFID-Sensor-System entwickelt, das die Temperatur in Schaltanlagen überwachen kann.

Wir messen die Temperatur direkt an der Schraubverbindung der Stromschienen.

Neues Verfahren: RFID-Sensor misst direkt an Schraubverbindung

„Kabel oder Batterien sind direkt auf den Stromschienen aufgrund der hohen Spannung bisher nicht integrierbar. Üblicherweise wird die Temperatur daher mit Infrarotkameras gemessen. Dazu muss die Anlage häufig abgeschaltet werden, eine kontinuierliche Messung ist so nicht möglich. Drahtlose Systeme mit RFID-Sensoren eignen sich dafür besser“, erklärt Dr. Andreas Weder, Entwicklungsleiter am Fraunhofer IPMS. „Hier wird die aus der RFID-Technologie bekannte drahtlose Daten- und Energieübertragungstechnik von Lesegerät zu Sensor ausgenutzt. Das Lesegerät speist den Sensor mit Energie, um die Messung durchzuführen und anschließend die Messwerte zu übertragen.“ Ein direktes Aufbringen der Sensorik auf die Stromschienen ist in Schaltanlagen aufgrund der hohen Spannung nicht möglich. Das Fraunhofer IPMS nutzt daher ein neues Verfahren „Wir messen die Temperatur direkt an der Schraubverbindung der Stromschienen,“ erläutert Weder. „Auf diese Weise kann kontinuierlich und störungsfrei gemessen werden.“

Standardkonforme Kommunikation mit OPC UA AutoID

Mit intelligenten Softwarelösungen ist auch die Integration in bestehende Produktionsumgebungen und die Anbindung an vorhandene Leitsysteme realisierbar. Andreas Weder erläutert: „Für die erfolgreiche Systemintegration von drahtlosen RFID-Sensor-Systemen ist oft umfängliches Know-How von ASIC- und Antennendesign über die Sensortag-Entwicklung bis hin zur Sensor-, System- und Cloud-Integration notwendig. Eine Middleware, der sogenannte RFID-OPC-UA-AutoID-Server (ROAD-Server), setzt die OPC UA AutoID-Companion-Spezifikation entsprechend für RFID-Sensor-Komponenten um und ermöglicht damit eine herstellerunabhängige, standardkonforme Kommunikation für die industrielle Automatisierung. So lassen sich beliebige Lesegeräte, Identifikations- und Sensor-Transponder in den verschiedenen Frequenzbereichen (LF, HF, UHF und NFC) und von verschiedenen Herstellern einheitlich ansprechen.“

Buchtipp

Ohne eine herstellerunabhängige Vernetzung von Geräten und Anlagen ist Industrie 4.0 nicht umsetzbar. OPC UA ist genau dafür konzipiert – doch der Einstieg ist nicht immer einfach. Das Fachbuch Praxishandbuch OPC UA hilft weiter.

Was sind RFID-Sensor-Systeme?

Die Hardware eines RFID-Sensor-Systems besteht aus einem Transponder, auch „Tag“ genannt, sowie einem Lesegerät, das auch als Reader bezeichnet wird. RFID-Sensoren sind die Kombination eines RFID-Transponder-Schaltkreis und integrierten oder externen Sensoren. Diese Kombination ermöglicht neben der Identifikation zusätzlich das drahtlose Auslesen von Sensorwerten und die Integration von Aktoren. Für passive, batterielose RFID-Sensoren wird die für die Messung und Übermittlung notwendige Energie aus dem elektromagnetischen Feld des Readers gewonnen. Die Middleware ist das letzte Element eines kompletten RFID-Systems. Diese übernimmt die Kommunikation vom Transponder bis hin zu übergeordneten Systemen.

RFID & Wireless IoT Tomorrow

Auf der Konferenz und Ausstellung für RFID-Technologie RFID & Wireless IoT Tomorrow vom 29. bis 30. Oktober 2019 in Darmstadt zeigt das Fraunhofer IPMS das RFID-Sensor-Module für Schaltanlagen am Stand 39. Die Entwickler stellen mit unterschiedlichen Sensoren bestückte Mustersysteme vor und beraten bei der Implementierung von RFID-Sensor-Systemen.

Mehr über die Ausstellung erfahren

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