DE102018214704A1 - Method for preparing a processing of a sensor signal and method for evaluating a sensor signal - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Vorbereiten einer Verarbeitung eines Sensorsignals (22) eines Sensors (14), wobei ein Energy-Harvester (12) ein Harvester-Signal (24) erfasst, das Sensorsignal (22) und das Harvestersignal (24) miteinander korrelieren, und aus dem Harvester-Signal (24) Daten gewonnen werden, die dazu verwendet werden, Algorithmen zu initialisieren, die bei einer späteren Bearbeitung des Sensorsignals (22) eingesetzt werden, wobei aus den Daten Eingangsgrößen für die Algorithmen bestimmt werden.Method for preparing processing of a sensor signal (22) of a sensor (14), wherein an energy harvester (12) detects a harvester signal (24), the sensor signal (22) and the harvester signal (24) correlate with one another, and from the Harvester signal (24) data are obtained which are used to initialize algorithms which are used in a later processing of the sensor signal (22), input variables for the algorithms being determined from the data.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbereiten einer Verarbeitung eines Sensorsignals, ein Verfahren zur Auswertung eines Sensorsignals und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for preparing a processing of a sensor signal, a method for evaluating a sensor signal and an arrangement for performing the method. The invention further relates to a computer program and a machine-readable storage medium for carrying out the method.
Stand der TechnikState of the art
Sensoren, die auch als Detektoren bezeichnet werden, sind Bauteile, die physikalische oder chemische Eigenschaften oder die stoffliche Beschaffenheit ihrer Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen können. Die erfassten Größen werden in ein typischerweise elektrisches Signal, das hierin als Sensorsignal bezeichnet wird, umgeformt. Dieses Sensorsignal trägt somit Informationen zu der Größe bzw. zu den Größen, die mit dem Sensor aufgenommen werden sollen. Zur Auswertung des Sensorsignals muss dieses in vielen Fällen weiterverarbeitet werden, so dass die gewünschten Informationen aus dem Sensorsignal extrahiert werden können.Sensors, which are also referred to as detectors, are components that can qualitatively or quantitatively record physical or chemical properties or the material properties of their surroundings. The detected quantities are converted into a typically electrical signal, which is referred to herein as the sensor signal. This sensor signal thus carries information about the size or sizes that are to be recorded with the sensor. To evaluate the sensor signal, it has to be processed in many cases so that the desired information can be extracted from the sensor signal.
Der erste Schritt nach Auslesen eines Sensorsignals sieht vor, dieses Sensorsignal einer Signalverarbeitung zu unterziehen. Dieser Schritt ist erforderlich, um nützliche Informationen aus dem Sensorsignal zu extrahieren und somit solche Informationen von dem Sensor zu erhalten. Die heutigen Algorithmen zur Signalverarbeitung basieren meist auf Spektralanalysen, wie bspw. DFT (Diskrete Fourier-Transformation und FFT (Fast Fourier Transformation). So ist es bspw. bekannt, das Spektrum eines Vibrationssensors zu analysieren, um die Schadensfrequenzen eines Lagers zu messen. Diese Analyse ist zwar nützlich, jedoch stellt sich diese für ein eingebettetes Elektroniksystem mit begrenzten Ressourcen und limitiertem Stromverbrauch als sehr aufwändig dar. Dies gilt insbesondere dann, wenn der relevante Bereich, der vermessen werden soll, nur ein schmales Band des gesamten Spektrums des Sensorsignals ist.The first step after reading a sensor signal is to subject this sensor signal to signal processing. This step is necessary in order to extract useful information from the sensor signal and thus to obtain such information from the sensor. Today's algorithms for signal processing are mostly based on spectral analyzes, such as DFT (Discrete Fourier Transform and FFT (Fast Fourier Transform). For example, it is known to analyze the spectrum of a vibration sensor in order to measure the damage frequencies of a bearing Analysis is useful, but it is very expensive for an embedded electronic system with limited resources and limited power consumption. This is especially true when the relevant area to be measured is only a narrow band of the entire spectrum of the sensor signal.
Es wurden unterschiedliche Methoden, wie bspw. Sparse-DFT entwickelt, um die Berechnung von nicht-interessanten Bereichen zu vermeiden. Eine Alternative stellt die Zeitdomänen-Analyse dar, bei der das Signal nur in den geeigneten Frequenzbereichen mit einem analogen oder digitalen Filter gefiltert wird und Merkmale des gefilterten Signals berechnet werden.Different methods, such as Sparse DFT, were developed to avoid the calculation of areas of no interest. An alternative is time domain analysis, in which the signal is only filtered in the appropriate frequency ranges with an analog or digital filter and features of the filtered signal are calculated.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Auflösung der DFT/FFT-Transformation, die eine Qualitätsgröße darstellt, mit deren nutzerseitiger Voreinstellung immer ein Kompromiss aus Stromverbrauch und Komplexität bzw. Auflösungsgüte eingegangen werden muss. Somit wird eine verbesserte Auflösung nur durch einen gesteigerten Berechnungsaufwand erreicht, womit der Energiebedarf mit ansteigt.Another important aspect is the resolution of the DFT / FFT transformation, which represents a quality variable, with the user default setting of which a compromise between power consumption and complexity or resolution quality must always be taken. Thus, an improved resolution is only achieved through an increased computational effort, which increases the energy requirement.
Um dies zu vermeiden, wurden Algorithmen entwickelt, mit denen einerseits eine gute Auflösung erreicht und andererseits die Anzahl der Transformationspunkte gleich belassen werden kann. Algorithmen, wie z. B. Zoom-FFT oder der Goertzel-Algorithmus, versuchen, nach vorheriger Angabe des Anwenders die Spektralanalyse auf den vom Nutzer gewünschten Bereich zu fokussieren und damit den vorstehend genannten Kompromiss zu optimieren.In order to avoid this, algorithms have been developed with which, on the one hand, good resolution can be achieved and, on the other hand, the number of transformation points can be left the same. Algorithms such as B. Zoom-FFT or the Goertzel algorithm, try to focus the spectral analysis on the area desired by the user after previously specifying the user and thus optimize the above-mentioned compromise.
Diese genannten Alternativen zur FFT ermöglichen es je nach Nutzerwunsch, entweder den Rechenaufwand zu verringern oder die Auflösung zu erhöhen, jedoch erfordert beides zunächst eine Nutzereingabe bezüglich des zu untersuchenden Frequenzbereichs. Solche Informationen sind für viele Anwendungen unbekannt, wie z. B. beim Verschleiß-Monitoring eines Linearantriebs, bei dem die Schadfrequenzen in verschiedenen Bereichen liegen können.These alternatives to the FFT mentioned allow, depending on the user request, either to reduce the computing effort or to increase the resolution, but both initially require user input with regard to the frequency range to be examined. Such information is unknown for many applications, e.g. B. in wear monitoring of a linear drive, in which the damage frequencies can be in different areas.
Die Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 9 vorgestellt. Es werden weiterhin ein Computerprogramm nach Anspruch 12 sowie ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß Anspruch 13 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method having the features of claim 1 and an arrangement according to claim 9 are presented. A computer program according to
Das beschriebene Verfahren dient der Vorbereitung der Verarbeitung des erhaltenen Sensorsignals, wobei diese Vorbereitung dazu dient, Informationen bzw. Daten aus einem Harvester-Signal zu gewinnen bzw. zu extrahieren, die bei der nachfolgenden Verarbeitung des Sensorsignals, die bspw. eine FFT oder DFT vorsieht, verwendet werden können. Diese Informationen bzw. Daten dienen bspw. dazu, bei der späteren Verarbeitung verwendete Algorithmen zu initialisieren, d. h. aus den Daten werden Eingangsgrößen für die Algorithmen bestimmt, und/oder Bereiche, bspw. Frequenzbereiche, die bei der Verarbeitung von Interesse sind, zu identifizieren, so dass bei der späteren Verarbeitung eine fokussierte Vorgehensweise gewählt werden kann: Dies bedeutet bspw., dass nur Bereiche, insbesondere Frequenzbereiche; von Bedeutung näher untersucht oder auch verarbeitet werden.The method described is used to prepare the processing of the sensor signal obtained, this preparation being used to obtain or extract information or data from a harvester signal which, for example, provides an FFT or DFT in the subsequent processing of the sensor signal , can be used. This information or data is used, for example, to initialize the algorithms used in later processing, that is to say to make the data Determines input variables for the algorithms and / or identifies ranges, e.g. frequency ranges, that are of interest during processing, so that a focused procedure can be selected during later processing: This means, for example, that only ranges, in particular frequency ranges ; of importance are examined or processed.
Bei dem vorgestellten Verfahren und der beschriebenen Anordnung kommt ein sogenannter Energy-Harvester zum Einsatz. Unter Energy-Harvesting, was auch als Energie-Ernten bezeichnet wird, ist die Gewinnung kleiner Mengen von elektrischer Energie aus Quellen, wie bspw. Umgebungstemperatur, Vibration oder Luftströmung, zu verstehen. Dieses Ernten wird vornehmlich für Geräte mit geringer Leistung durchgeführt. Möglichkeiten des Energy-Harvesting bestehen bspw. bei der Energieumwandlung durch den piezoelektrischen Effekt, den thermoelektrischen Effekt und den photoelektrischen Effekt. Hierfür eingesetzte Anordnungen werden als Energy-Harvester bezeichnet.A so-called energy harvester is used in the method and arrangement described. Energy harvesting, which is also referred to as energy harvesting, is to be understood as the extraction of small amounts of electrical energy from sources such as, for example, ambient temperature, vibration or air flow. This harvesting is primarily carried out for devices with low output. There are possibilities of energy harvesting, for example, in energy conversion through the piezoelectric effect, the thermoelectric effect and the photoelectric effect. Arrangements used for this are called energy harvesters.
Es können hierfür Energy-Harvester eingesetzt werden, die gemäß ihrem mechanischen Aufbau je Struktureinheit bei genau einer Anregungsfrequenz ihr Leistungsoptimum haben. Da in der tatsächlichen Anwendung in vielen Fällen breitbandige Energy-Harvester benötigt werden, bietet sich das Konstruktionsprinzip des Harvester-Arrays an. Bei diesem wird eine Vielzahl von Sub- bzw. Einzelstrukturen parallel zueinander aufgebaut. Konstruktionsseitig wird jede Substruktur auf eine leicht zu ihrem Nachbarn verstimmte Eigenfrequenz getrimmt.For this purpose, energy harvesters can be used which, according to their mechanical structure, have the optimum performance for each structural unit with exactly one excitation frequency. Since broadband energy harvesters are required in the actual application in many cases, the construction principle of the harvester array lends itself. In this, a large number of substructures or individual structures are set up parallel to one another. In terms of construction, each substructure is trimmed to a natural frequency that is slightly out of tune with its neighbor.
Bei dem vorgestellten Verfahren werden somit die gemäß Stand der Technik notwendigen Nutzereingaben durch systeminterne Signale eines Energy-Harvester oder eines Energy-Harvester-Arrays nutzerautonom und in Ausgestaltung auch energieautonom bereitgestellt. Der Energy-Harvester stellt in Ausgestaltung neben seiner Kernfunktion, die darin besteht, Energie bereitstellen, aufgrund seines Aufbaus ein Array aus mechanisch-elektrischen Bandpassfiltern dar. Es werden somit Energieversorgung und Signalbereitstellung für die Vorsteuerung der Auswertealgorithmen durch das Harvester-Array bereitgestellt.In the case of the method presented, the user inputs required according to the prior art are thus provided by system-internal signals of an energy harvester or an energy harvester array in a user-autonomous manner and in an embodiment also in an energy-autonomous manner. In addition to its core function, which consists in providing energy, the Energy Harvester is an array of mechanical-electrical bandpass filters due to its structure. Energy supply and signal provision are thus provided for the pre-control of the evaluation algorithms by the Harvester Array.
Zu berücksichtigen ist, dass Harvester-Arrays mechanische Bandpass-Filter bilden, da sie abhängig ihrer Güte nur in schmalen Frequenzbändern in Resonanznähe angeregt werden. Einzelne Harvester-Strukturen wie z. B. Piezo-Patches, wie bspw. Biegebalken, sind daher in Frequenzbereichen in der Nähe ihrer Eigenfrequenz besonders sensitiv zur Anregungsfrequenz(-komponente) der Vibrationsquelle.It must be taken into account that harvester arrays form mechanical bandpass filters, since, depending on their quality, they are only excited in narrow frequency bands in the vicinity of the resonance. Individual harvester structures such as B. Piezo patches, such as. Bending beams, are therefore particularly sensitive to the excitation frequency (component) of the vibration source in frequency ranges near their natural frequency.
Nach der hierin vorgestellten Vorbereitung der Verarbeitung kann dann die eigentliche Verarbeitung bzw. Auswertung des Sensorsignals erfolgen.After the preparation of the processing presented here, the actual processing or evaluation of the sensor signal can then take place.
Die vorgestellte Anordnung dient zum Ausführen des beschriebenen Verfahrens und umfasst hierzu typischerweise einen Sensor, einen Energy-Harvester und eine Recheneinheit, insbesondere einen Mikrocontroller.The arrangement presented serves to carry out the described method and typically includes a sensor, an energy harvester and a computing unit, in particular a microcontroller.
In Ausgestaltung stellt die Anordnung ein energiesparendes, energieautarkes Sensorsystem zur Detektion von Vibrationen dar, das mindestens eine Struktur zur Erzeugung von Energie aus Vibrationen, einen Mikrocontroller, mindestens einen Sensor zur Detektion von Vibrationen sowie Signalverarbeitungsalgorithmen zur frequenzaufgelösten Analyse der Sensorsignale aufweist. Das von der mindestens einen Struktur zur Erzeugung der Versorgungsenergie des Sensorsystems erzeugte Versorgungsspannungssignal wird auf mindestens einen Signaleingang des Mikrocontrollers geführt und zur Vorbereitung der Verarbeitung des Sensorsignals, was der eigentlichen Verarbeitung des Sensorsignals zu dessen Auswertung vorangeht, eingesetzt. Bei dieser Vorbereitung werden Informationen gewonnen, die zur Initialisierung von Algorithmen, insbesondere von Standardalgorithmen, eingesetzt werden, mit denen wiederum die darauffolgende Verarbeitung des Signals zu dessen Auswertung durchgeführt wird. Dies dient zur Reduktion von Daten und Energieverbrauch des Mikrocontrollers. Zudem kann eine Anpassung der Abtastrate des mindestens einen Sensors vorgenommen werden.In an embodiment, the arrangement represents an energy-saving, energy-self-sufficient sensor system for the detection of vibrations, which has at least one structure for generating energy from vibrations, a microcontroller, at least one sensor for the detection of vibrations, and signal processing algorithms for frequency-resolved analysis of the sensor signals. The supply voltage signal generated by the at least one structure for generating the supply energy of the sensor system is passed to at least one signal input of the microcontroller and used to prepare the processing of the sensor signal, which precedes the actual processing of the sensor signal for its evaluation. During this preparation, information is obtained which is used for the initialization of algorithms, in particular standard algorithms, which in turn are used to subsequently process the signal for evaluating it. This serves to reduce the data and energy consumption of the microcontroller. In addition, the sampling rate of the at least one sensor can be adjusted.
Die gewonnen Daten bzw. Informationen werden somit bei der Signalanalyse so genutzt, dass nur der durch die Energieerzeugungseinrichtung separierte Frequenzbereich einer Signaldetektion und Signalanalyse unterliegt.The data or information obtained is thus used in the signal analysis in such a way that only the frequency range separated by the energy generating device is subject to signal detection and signal analysis.
Neben der Frequenzlage liefert die jeweils zugehörige (Spannungs-)Amplitude Information darüber, wieviel Energie dem Sensorsystem aktuell zur Verfügung steht. So können bspw. mit den Frequenzband-Informationen die Koeffizienten des digitalen Filters oder die Frequenz-Bins bzw. Spektralkomponenten des Goertzel-Algorithmus angepasst werden und gleichzeitig Energieangebot und Energienachfrage aufeinander abgestimmt werden.In addition to the frequency position, the associated (voltage) amplitude provides information about how much energy is currently available to the sensor system. For example, the frequency band information can be used to adapt the coefficients of the digital filter or the frequency bins or spectral components of the Goertzel algorithm and, at the same time, to match energy supply and energy demand.
Die zu unterscheidenden Frequenzbereiche werden durch die Eigenmoden der zugehörigen Harvester-Einzelstrukturen konstruktionsseitig separiert. Die Abstände zwischen den Bandpassfiltern sind durch die konstruktive Definition der Harvester-Array-Substrukturen festgelegt.The frequency ranges to be distinguished are separated in terms of construction by the eigenmodes of the associated individual harvester structures. The distances between the bandpass filters are defined by the constructive definition of the harvester array substructures.
Es werden somit frequenzabhängig bestimmte Array-Substrukturen angeregt, deren Spannung die Eingangsgröße für den Algorithmus zur Verfeinerung der Analyse des entsprechenden Frequenzbereichs darstellt. Neben der Frequenzlage liefert die jeweils zugehörige (Spannungs-)Amplitude Information darüber, wieviel Energie dem Sensorsystem aktuell zur Verfügung steht. Wie bereits ausgeführt, können mit den Frequenzband-Informationen die Koeffizienten des digitalen Filters oder die Frequenz-Bins bzw. Spektralkomponenten des Goertzel-Algorithmus angepasst werden und gleichzeitig Energieangebot und Energienachfrage aufeinander abgestimmt werden.Certain array substructures, their voltage, are thus excited as a function of frequency represents the input variable for the algorithm for refining the analysis of the corresponding frequency range. In addition to the frequency position, the associated (voltage) amplitude provides information about how much energy is currently available to the sensor system. As already stated, the coefficients of the digital filter or the frequency bins or spectral components of the Goertzel algorithm can be adapted with the frequency band information and at the same time energy supply and energy demand can be coordinated.
Die Zuordnung der generierten elektrischen Signale der Einzel-Patches zur Mikrocontroller-Einheit ermöglicht eine Initialisierung bzw. Vorsteuerung der Auswertealgorithmik. Der Energy-Harvester selbst liefert somit über sein Schwingungsverhalten die Vorsteuer-Signalgröße, um die softwareseitige Auswertung mit an genau dieser Stelle erhöhter Auflösung oder verringertem Rechenaufwand ausführen zu können. Es können auch Vielfache bei höheren Frequenzen bzw. höhere Ordnungen ausgewählt werden. Es besteht also nur eine Abhängigkeit aber keine direkte Kopplung an genau dieser Grundfrequenz. Der Energy-Harvester gibt somit Trigger-Signale an den Verbraucher, ohne dabei selbst über Sensorik oder Software zu verfügen.The assignment of the generated electrical signals of the individual patches to the microcontroller unit enables the evaluation algorithm to be initialized or precontrolled. The energy harvester itself thus delivers the pilot signal size via its vibration behavior in order to be able to carry out the software evaluation with increased resolution or reduced computing effort at precisely this point. Multiples at higher frequencies or higher orders can also be selected. So there is only a dependency but no direct coupling to exactly this fundamental frequency. The energy harvester therefore sends trigger signals to the consumer without having to use sensors or software.
Das vorgestellte Verfahren hat, zumindest in einigen der Ausführungen, eine Reihe von Vorteilen:
- - Die vorgestellte Vorbereitung der Verarbeitung, die auch als Vorsteuerung bezeichnet werden kann, schränkt die softwareseitig zu analysierenden Frequenzbereiche stark ein. So kann bspw. durch Anschalten bzw. Ausschalten der entsprechenden Filter einer Filterbankstruktur oder durch Anpassen der Nullpositionen der Sparse-DFT-Matrix ein Geschwindigkeitsvorteil erzielt werden.
- - Die Vorbereitung der Verarbeitung ermöglicht es, die in der Realität immer limitierte Rechenleistung und Rechengeschwindigkeit auf einen schmalbandigen Bereich zu konzentrieren.
- - Eine Erhöhung der Genauigkeit, wie z. B. durch Anpassen des Bereichs in Zoom FFT oder in Goertzel-Algorithmus, wird ermöglicht.
- - Der Energy-Harvester selbst sorgt durch seinen mechanischen Aufbau und die daraus abgeleiteten Signale zur Vorbereitung der Verarbeitung und der eigentlichen Verarbeitung dafür, dass der an ihn angeschlossene elektrische Verbraucher, typischerweise eine Recheneinheit, wie bspw. ein Mikrocontroller, weniger Leistung verbraucht.
- - Eine intelligente Energiequelle sorgt für Reduzierung des Energieverbrauchs auf Verbraucherseite.
- - Die erforderliche Rechenleistung kann reduziert werden, womit auch Hardware-Kosten eingespart werden können.
- - Die Kombination zwischen einem automatisch-initialisierten bzw. eingestellten Algorithmus, wie bspw. Zoom FFT oder Goertzel, und einem Festkomma-Format ergibt eine bessere Auflösung als bei einem nicht-fokussierten Algorithmus (FFT) mit einem Fließkomma-Format. Festkomma-Prozessoren sind hardwareseitig kostengünstiger als Fließkomma-Prozessoren.
- - Die obligatorische Pufferspeichergröße für „geerntete“ Energie kann reduziert werden.
- - Der Energiebedarf und die erzeugte Datenmenge kann durch eine dynamisch anpassbare Abtastrate gesenkt werden. Der Harvester liefert nur Signale aus einem Frequenzbereich, woraus ein Leerlaufzustand, bei einem elektrischen Leerlaufzustand bedeutet dies keine Spannung, bei einem mechanischen Leerzustand bedeutet dies keine Linearbewegung, der zu überwachenden Maschine bzw. Anlage geschlossen werden kann, so dass folglich für die Verschleißüberwachung eine langsamere Abtastrate notwendig ist, womit der Energiebedarf des Verbrauchers gesenkt wird und weniger Datenvolumen erzeugt wird. Die dynamische Abtastrate kann neben der Frequenzlage, bestimmt durch die jeweilige Substruktur als Bandpassfilter, auch anhand der Signalintensität, bspw. der Spannung, je Verbindungsanschluss bzw. Patch beeinflusst werden. Damit ist der Harvester durch die erfindungsgemäße Verknüpfung zum Mikrocontroller in der Lage, Lastzustände der zu überwachenden Komponente zu ermitteln, deren Charakterisierung sonst im Zeit- und Frequenzbereich erforderlich ist.
- - The presented preparation of the processing, which can also be called pre-control, severely limits the frequency ranges to be analyzed by the software. A speed advantage can be achieved, for example, by switching the corresponding filters of a filter bank structure on or off or by adapting the zero positions of the Sparse DFT matrix.
- - The preparation of the processing makes it possible to concentrate the computing power and computing speed, which is always limited in reality, on a narrowband area.
- - An increase in accuracy, such as. B. by adjusting the area in Zoom FFT or in Goertzel algorithm, is made possible.
- - Thanks to its mechanical structure and the signals derived from it to prepare for processing and the actual processing, the Energy Harvester itself ensures that the electrical consumer connected to it, typically a computing unit such as a microcontroller, uses less power.
- - An intelligent energy source ensures a reduction in energy consumption on the consumer side.
- - The required computing power can be reduced, which can also save hardware costs.
- - The combination between an automatically initialized or set algorithm, such as Zoom FFT or Goertzel, and a fixed-point format results in better resolution than a non-focused algorithm (FFT) with a floating-point format. Fixed-point processors are cheaper in terms of hardware than floating-point processors.
- - The mandatory buffer storage size for "harvested" energy can be reduced.
- - The energy requirement and the amount of data generated can be reduced by a dynamically adjustable sampling rate. The harvester only delivers signals from a frequency range, from which an idle state, with an electrical idle state this means no voltage, with a mechanical idle state this means no linear movement of the machine or system to be monitored, so that consequently a slower one for wear monitoring Sampling rate is necessary, which reduces the energy requirements of the consumer and less data volume is generated. In addition to the frequency position, determined by the respective substructure as a bandpass filter, the dynamic sampling rate can also be influenced on the basis of the signal intensity, for example the voltage, for each connection connection or patch. With the linkage according to the invention to the microcontroller, the harvester is thus able to determine load states of the component to be monitored, the characterization of which is otherwise required in the time and frequency domain.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführung der beschriebenen Anordnung. -
2 zeigt in einem Graphen eine Bandpass-Struktur. -
3 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Energy-Harvester-Array. -
4 zeigt Harvester-Signale eines Energy-Harvester-Arrays. -
5 zeigt in einem Flussdiagramm eine Signalverarbeitung nach dem Stand der Technik. -
6 zeigt in einem Flussdiagramm eine Signalverarbeitung entsprechend dem vorgestellten Verfahren.
-
1 shows a schematic representation of an embodiment of the arrangement described. -
2 shows a bandpass structure in a graph. -
3 shows a simplified representation of an energy harvester array. -
4 shows harvester signals from an energy harvester array. -
5 shows a signal processing according to the prior art in a flowchart. -
6 shows in a flowchart a signal processing according to the presented method.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically in the drawings using embodiments and is described in detail below with reference to the drawings.
Diese Schwingungen werden von dem Sensor
Das Harvester-Signal
Es wird somit zwischen einer zunächst erfolgenden Vorbereitung der Verarbeitung des Sensorsignals
Die Sendeeinheit
Aus dieser Bandpassstruktur können Informationen bzw. Daten gewonnen werden, die zur Initialisierung von Algorithmen zur Bearbeitung eines Sensorsignals verwendet werden können. Es kann bspw. ermittelt werden, insbesondere durch die Amplituden, in welchem Spektralbereich vermehrt Energie vorhanden ist.This bandpass structure can be used to obtain information or data which can be used to initialize algorithms for processing a sensor signal. For example, it can be determined, in particular by means of the amplitudes, in which spectral range there is increased energy.
Unabhängig von der gezeigten Ausführungsform sind die Daten, die durch den Energy-Harvester bzw. aus dem Harvester-Signal gewonnen werden, z. B. Beschleunigungssignale, bspw. Vibrationsdaten. Die Daten werden am Energy-Harvester durch dessen Wirkprinzip erzeugt, was auf einem mechanisch-elektrischen Wandlungseffekt, wie bspw. piezoelektrisch, triboelektrisch, elektrodynamisch (induktiv) oder elektrostatisch (kapazitiv), beruht.Regardless of the embodiment shown, the data that are obtained by the energy harvester or from the harvester signal, for. B. acceleration signals, for example vibration data. The data is generated on the energy harvester by its operating principle, which is based on a mechanical-electrical conversion effect, such as piezoelectric, triboelectric, electrodynamic (inductive) or electrostatic (capacitive).
Die Daten werden bei dem Verfahren aus dem Harvester-Signal gewonnen bzw. mit dem Harvester-Signal übertragen.In the process, the data are obtained from the harvester signal or transmitted with the harvester signal.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102013201618 A1 [0008]DE 102013201618 A1 [0008]
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018214704.3A DE102018214704A1 (en) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | Method for preparing a processing of a sensor signal and method for evaluating a sensor signal |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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| DE102018214704.3A Withdrawn DE102018214704A1 (en) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | Method for preparing a processing of a sensor signal and method for evaluating a sensor signal |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023151777A1 (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Electrical component |
| DE102023206621A1 (en) | 2023-07-12 | 2025-01-16 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Sensor device with a compensation device and method for correcting a sensor signal of the sensor device |
-
2018
- 2018-08-30 DE DE102018214704.3A patent/DE102018214704A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023151777A1 (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Electrical component |
| DE102023206621A1 (en) | 2023-07-12 | 2025-01-16 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Sensor device with a compensation device and method for correcting a sensor signal of the sensor device |
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