Technologie

Systemarchitektur

Die von sensideon entwickelten SAW Transpondersysteme ermöglichen die Anwendung von RFID und Funksensorik in extremen industriellen Umgebungen. Damit können bisher nicht zugängliche Mess- und Betriebsdaten erfasst und verschiedenste Fertigungs- und Logistikprozesse, insbesondere in rauer bzw. industrieller Umgebung optimiert werden. Außerdem können mit Hilfe der frei konfigurierbaren und voll vernetzbaren Systemarchitektur die Anforderungen der aktuellen Trends wie Industrie 4.0 und Smart Factory erfüllt werden.

Die besonderen Eigenschaften der sensideon SAW Systeme im Überblick

  • Drahtlose Messmethode per Funk
  • Messung der Temperatur (künftig auch Druck, Kraft, Dehnung)
  • Senden einer Identifikationsnummer (RFID)
  • Höchst robust und stabil
  • Sehr hohe Messgenauigkeit
  • Transponder widerstehen hohen Temperaturen, derzeit bis 400°C
  • Geeignet für bewegte, schnell rotierende und schwer zugängliche Objekte
  • Kompatibel mit metallischer Umgebung
  • Transponder funktionieren passiv (ohne eigene Energieversorgung wie Batterien)
  • Frei konfigurierbar und vernetzbar
  • Individueller Zugriff über Webinterface
  • Für Fernwartung geeignet
  • Beliebig erweiterbar
SAW

Funken mit SAW – die Surface Acoustic Wave Technologie

Durch eine einfache elektrische Verbindung einer Antenne mit einem SAW-Bauteil entsteht ein passiver und extrem robuster Funksensor – der sogenannte SAW-Transponder. Im SAW-Bauteil wandeln piezoelektrische Kristalle, sogenannte SAW-Chips, ein ankommendes Funksignal in eine Oberflächenwelle (Surface Acoustic Wave) und reflektieren die sich ausbreitende Welle (Impulsantwort). Die notwendige Energie für diese besonderen Funksensoren kommt rein aus dem Funksignal, es ist kein zusätzlicher Energiespeicher nötig. Das vom SAW-Funksensor reflektierte Signal wird von der Leseantenne in ein elektrisches Signal zurück gewandelt, und von einem Lesegerät ausgewertet. Gemessen wird dabei die Laufzeit oder die Frequenz der empfangenen Funkwelle.

SAW

Änderungen der Umgebungsbedingungen des SAW-Chips ändern die Geschwindigkeit der Welle und die Länge des Kristalls. Damit ändert sich die Laufzeit der Impulsantwort bzw. die Frequenz der Welle. Diese Information kann zur Berechnung der Sensorgrößen wie z.B. Temperatur, Dehnung, Druck oder Drehmoment verwendet werden.

SAW

Die Impulsantwort des SAW-Transponders kann speziell codiert werden. Somit wird das ausgelesene Signal auch dazu verwendet SAW-Funksensoren und damit Objekte eindeutig zu identifizieren (RFID-Tagging).

Diagramm SAW Technologie

Relevante Publikationen (Auswahl)

M. Yudytskiy, R. Fachberger. Continuous temperature monitoring algorithm for SAW sensors, in IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), Taipei, 2015.

R. Fachberger, Wireless temperature sensing of fast rotating objects, SAW Symposium, Vienna, 2014

R. Fachberger, C. Werner, Wireless temperature monitoring in an electrolytic galvanizing plant, IEEE Ultrasonics Symposium, 2013

R. Fachberger, J. Bardong, High temperature packaging for SAW transponder, Int. IEEE Frequency Control Symposium, 2010

G.Bruckner, J.Bardong, D.Eisele, E.Forsén, R.Fachberger, Investigations of SAW delay lines on c-plane AlN / sapphire at elevated temperatures, IEEE Int. Frequency Control Symposium, 2010

A. Binder, R. Fachberger, Phase Stability Comparison of SAW Sensor Evaluation with Various CW Type Radars, Proc. Eng. 5, 661-664, 2010

R. Fachberger, A. Binder, A. Erlacher, Applications of Wireless SAW Sensing in the Steel Industry, Proc. Eng. 5, 224-227, 2010

A. Binder, R. Fachberger, Wireless SAW temperature sensor system for high-speed high-voltage motors, IEEE Sensors J., 2010

R. Fachberger, A. Binder, A. Erlacher, SAW-RFID and Temperature Monitoring of Slide Gate Plates, IEEE Sensors, 2009

A. Binder, R. Fachberger, E. Kaldjob, B. Geck, Packaging and antenna design for wireless SAW temperature sensors in metallic environments, IEEE Sensors, 2009

G. Bruckner, G. Stampf, G. Franz, R. Fachberger, R. Hauser, SAW Strain Sensitivity of Selected Rayleigh Wave Crystal Cuts, IEEE Ultrasonics Symposium, 2009

J. Bardong, G. Bruckner, M. Kraft, R.Fachberger, Influence of Packaging Atmospheres on the Durability of High-Temperature SAW Sensors, IEEE Ultrasonics Symposium, 2009

R. Fachberger, A. Erlacher, Monitoring of the Temperature Inside a Lining of a Metallurgical Vessel, Procedia Chemistry 1, 2009

J.Bardong, G. Bruckner, G. Franz, R. Fachberger, A. Erlacher, Characterisation Setup of SAW Devices at High Temperatures and Ultra High Frequencies, IEEE Frequency Control Symposium, 2009

G. Bruckner, R. Fachberger, J. Bardong, SAW ID-tag for industrial application with large data capacity and / or anticollision capability, IEEE Ultrasonics Sympoisum, 2008

R. Fachberger, G. Bruckner, J. Bardong, Durability of SAW Transponders for Wireless Sensing in Harsh Environments, IEEE Sensors, 2008

R. Fachberger, G. Bruckner, J. Bardong, L. Reindl, High Temperature RFID system using passive SAW transponder, Proc. EuMa, special issue RFID systems, 2007

R. Fachberger, G. Bruckner, R. Hauser, L. Reindl, Wireless SAW based high-temperature measurement systems, Proc. IEEE International Frequency Control Symposium (invited paper), 2006

 

Patente (Auswahl)

W. Ruile, A. Bergmann, and R. Fachberger, “Mit Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement,” German Patent DE 102 46 100 A1, 2004.

R. Fachberger and G. Bruckner, “SAW-Transponder mit Drahtantenne,” European Patent EP 1 752 916 A1, 2005.

S. Pischek, S. Pirker, A. Erlacher, R. Fachberger, and M. Ressmann, “Bauteil auf Basis keramischer Masse,” German Patent DE 10 2007 021 172 B4, 2010.