Pagina 23 van: Aandrijftechniek – nummer 3 – 2019
23
D
e sensoriek is onderdeel van het roterend
systeem en werkt daarom direct op de
plaats van handeling. Het bijzondere is,
dat de belastings- en toestandsdata uit de aandrijf-
lijn via draadloze dataoverdracht direct beschikbaar
zijn voor de gebruiker zodra hij de aandrijflijn in
beweging zet. Deze informatie dient voor op condi-
tie gebaseerd en economisch onderhoud. Ze kan de
ontwikkeling van nieuwe generaties aandrijvingen
in de richting van lichtere dimensionering onder-
steunen. De sensoriek is bovendien niet afhankelijk
van externe energiebronnen.
Tot nu toe ligt het probleem van roterende
sensoren in de voeding omdat ze batterijen nodig
hebben, waardoor hun levensduur beperkt is.
Wanneer de voeding via bijvoorbeeld het boord-
net van een schip verloopt, moeten sleepringen
worden gebruikt om de elektrische voeding tussen
‘Energy harvesting’
uit mechanische trillingen
Toekomstige generaties schepen moeten milieuvriendelijker
en energetisch zuiniger op de wereldzeeën onderweg zijn. Het
project ‘SmartPS’ aan het Fraunhofer LBF in Darmstadt levert met
de ontwikkeling van een intelligente aandrijflijn een wezenlijke
bijdrage aan het voldoen van deze eis. Daartoe winnen de
wetenschappers met een ‘ENERGY HARVESTING’ concept (autarke
sensoren) energie uit tot nu toe ongebruikte bronnen, zoals
torsietrillingen.
De sensordata worden draadloos via Bluetooth
of WLAN doorgestuurd. Bij het testen van de gene-
rator op een testbank konden de onderzoekers
uit Darmstadt een aantal milliwatts aan vermo-
gen genereren, wat voldoende is voor de MEMS-
sensoren (Micro Electro Mechanical Systems).
Onder andere kunnen hiermee toestandsbewaking,
versnellingssensoren of temperatuursensoren (bij-
voorbeeld een infrarood warmtesensor) worden
gevoed.
Bij een eerste gebruik van versnellingssensoren
op een scheepsas konden de onderzoekers aanto-
nen, dat de dataoverdracht via Bluetooth vanuit
de machinekamer naar een centrale computer aan
boord mogelijk is. Hierdoor kon de rotatietrilling
van de scheepsaandrijving met succes worden
opgetekend.
Autarke sensoren
De door Fraunhofer LBF ontwikkelde roterende
trillings-energie-generator heeft meerdere voorde-
len. Zodra de aandrijflijn draait, levert de autarke
sensoriek de actuele belasting- en toestandsdata.
Omdat voeding en sensor in één systeem zijn
geïntegreerd, wordt de sensor onafhankelijk van
de aanwezige boordelektronica. Bovendien zijn ook
geen mechanische verbindingen tussen roterende
en stilstaand systeem nodig en hoeven geen bat-
terijen te worden onderhouden of verwisseld.
Tot nu concentreert het onderzoeksproject
zich op de ontwikkeling van energetisch autarke
sensoren in roterende systemen voor de maritieme
wereld. Momenteel plannen de wetenschappers
van het instituut het testen en gebruiken van hun
nieuwe systeem in scheepsaandrijvingen. In de
toekomst is echter gebruik in elk soort roterend
systeem mogelijk, bijvoorbeeld verbrandingsmo-
toren met grote asdiameters.<
Op een aandrijfas aangebrachte versnellingssensor met elektronica voor de dataverwerking en draadloze
realtime dataoverdracht
Energy harvester voor het omzetten van mechani-
sche trillings-energie in elektrische energie
staand en roterend systeem mogelijk te maken.
Het nadeel daarvan is dat sleepringen slijten en
intensief onderhoud behoeven. De wetenschappers
van het Fraunhofer-instituut willen de helpende
hand toesteken met roterende trillings-energie-
generatoren, die torsietrillingen uit de aandrijflijn
(dus ongewenste en ongebruikte mechanische
energie) omzetten in elektrische energie.
Sensoren op lastige plekken
Met de ontwikkeling van energetisch onaf-
hankelijke sensoren voor roterende systemen, die
direct op de werkplek zitten, willen de onderzoekers
een betrouwbare toestandsbewaking en belastin-
ganalyse mogelijk maken. Het concept heeft geen
sleepringen en batterijen nodig. Bovendien wordt
het mogelijk om sensoren op moeilijk bereikbare
plaatsen in aandrijflijnen te plaatsen.
TEKST / Ad Spijkers
FOTO’S / Fraunhofer LBF, Raapke
23_autarke.indd 23 09-04-19 10:06