Eigenschaften an Sensoren

Maschinen sind oft extremen Bedingungen ausgesetzt, was die Vibrationen, die Störbeeinflussungen und die übrigen Umgebungseinflüsse betrifft. Ein Sensor, der für den Einsatz in einer Industriemaschine vorgesehen ist, sollte eine hohe Stoßfestigkeit aufweisen, weitgehend immun gegen Störbeeinflussungen und außerdem so schnell sein, dass er alle Vibrationen erfassen kann. Änderungen der Umgebungsbedingungen sollten keinen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Sensors haben.

Die Bedeutung von Algorithmen

Softwarebibliotheken spielen eine wichtige Rolle bei der Umwandlung der rohen Sensordaten in aussagefähige Informationen. Die entsprechenden Algorithmen werten die Funktion der Sensoren deshalb entsprechend auf und sind auch in der Lage, aus den Signalen mehrerer Sensoren eine kontextsensitive Ausgangsinformation zu generieren.

Die drei Bewegungssensoren (Beschleunigungssensor, Gyroskopsensor und Magnetkompass) haben alle ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Als Einschränkungen gelten beispielsweise eine unzureichende Kalibrierung, Drift über Zeit und Temperatur oder weißes Rauschen. Magnetometer und Beschleunigungssensor sind Verzerrungen ausgesetzt, und der Gyroskopsensor besitzt eine prinzipbedingte Drift. Entwickler nutzen Sensorfusions-Bibliotheken in ihren Algorithmen, um die Sensoren gegenseitig zu kalibrieren. Dadurch sorgen sie auch dafür, dass unter jeglichen Bedingungen präzise Ergebnisse entstehen. Sie geben nicht nur kalibrierte Sensorausgänge aus, sondern auch Winkel, Kursinformationen und Quaternionen.

Die Entwicklungsplattform

Das Entwicklungstempo des Markts ist so hoch, dass die Erfolgschancen in hohem Maße vom Zeit- und Kostenaufwand abhängen. Wichtig ist deshalb eine Entwicklungsplattform, die quelloffen, bezahlbar, flexibel, produktionsbereit und skalierbar ist.

Sensortile im Überblick

Sensortile im Überblick ST Microelectronics

ST Microelectronics bietet dafür die Open-Development-Environment-Platform STM32, die Designern eine flexible und erschwingliche Entwicklung von Produkten mit den Mikrocontrollern, Sensoren, HF- und Analogprodukten von ST ermöglicht. Ergänzt wird die Hardwareplattform durch Treibersoftware, Middleware, Bibliotheken und Applikationen. Auch Code für Android und iOS ist enthalten.

Über ein einfaches computerbasiertes Lizenzabkommen hat der Anwender ferner Zugang zu einer Vielzahl gängiger Bibliotheken. Ist die Plattform getestet, kann der Designer seine eigene Leiterplatte entwerfen und die auf der Plattform entwickelte Firmware laden. Die Produktions-Lizenz für die Bibliotheken muss der Anwender nur dann unterzeichnen, wenn er Tests auf seiner eigenen Leiterplatte vornehmen will.

Bei dem Sensortile (Bild 2) handelt es sich um eine miniaturisierte Designplattform in Form einer Kachel. Die Plattform enthält alles, was Entwickler zur Fernerfassung und Messung von Bewegungen sowie von Umgebungs- und Akustikparametern benötigen. Ein Maschinenentwickler kann sich so direkt auf die Aerodynamik, die Motorsteuerung oder die mechanische Konstruktion seiner Maschine oder seines Roboterarms konzentrieren, ohne sich um die Konnektivität oder die Sensorintegration kümmern zu müssen.

Das gesamte Konzept erlaubt eine präventive und proaktive Instandhaltung. Selbst Maschinen, die sich in gefährlichen Umgebungen befinden, lassen sich damit überwachen. Für die betreffenden Unternehmen ergeben sich zudem Einsparungen, weil kein Personal mehr unnötig anreisen muss.

Fazit

Smart Industry ist das Gebot der Stunde, um die Produktivität zu steigern, sicherere Arbeitsbedingungen zu schaffen und mehr Effizienz zu erzielen. Möglich ist dies dank der Einführung von Sensoren und Konnektivitäts-Technologien mit weniger Stromverbrauch. Die vielfältigen Optionen bei den Sensoren und der Konnektivität gestatten die Lösung vieler komplexer Probleme, deren Bewältigung früher unpraktikabel und teuer war.

ST Microelectronics besitzt mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von Produkten für industrielle Anwendungen. Fundiertes Anwendungs-Know-how ermöglichte dem Unternehmen die Einführung einer optimierten Lösung. Neben eigenen, qualitativ hochwertigen Fertigungseinrichtungen und branchenführenden, innovativen Technologien kann ST mit einem umfassenden Angebot an Tools, Software und Support aufwarten.

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