Kompakte 3-achsige Schwingungserfassung für Zustandsüberwachung
STMicroelectronics stellt einen breitbandigen MEMS-Sensor vor, der Genauigkeit und Integration in industriellen und automobilen Zustandsüberwachungssystemen verbessert.
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Ein neuer 3-achsiger MEMS-Schwingungssensor von STMicroelectronics integriert Mehrachsenmessung, große Bandbreite und hohe thermische Stabilität zur Unterstützung der Zustandsüberwachung in Industrieanlagen und automobilen Leistungselektroniksystemen.
Designintegration und Anwendungsbereiche
Der IIS3DWBG1 vereint die Erfassung von Schwingungen in drei Achsen in einem einzigen digitalen Baustein, wodurch die Anzahl der Komponenten reduziert und das Systemdesign vereinfacht wird. Typische Anwendungen sind intelligente Motoren, Getriebe sowie automobile Traktionssysteme. Durch die Bündelung der Sensorfunktionen trägt das Bauteil zu einer effizienteren digitalen Lieferkette bei, indem Stücklisten reduziert und Montageprozesse vereinfacht werden.
Das kompakte LGA-14L-Gehäuse mit Abmessungen von 2,5 mm × 3 mm ermöglicht die Platzierung nahe an kritischen Messpunkten, was für eine präzise Schwingungsdiagnose entscheidend ist. Dies ist insbesondere in industriellen Zustandsüberwachungssystemen relevant, bei denen die Sensorposition die Messgenauigkeit bestimmt. Der Sensor arbeitet in einem Temperaturbereich von −40 °C bis 125 °C und eignet sich damit für anspruchsvolle Umgebungen wie Hybridantriebe und Leistungselektronikmodule.
Messleistung und Diagnosefähigkeit
Der Sensor bietet einen flachen Frequenzgang von DC bis über 6 kHz (−3 dB), wodurch sowohl niederfrequente Strukturschwingungen als auch hochfrequente Signale erfasst werden können, die auf frühe Fehlerzustände hinweisen. Eine Rauschdichte von 75 µg/√Hz im 3-Achsen-Betrieb ermöglicht die Detektion kleinster Schwingungsamplituden, wie sie beispielsweise bei beginnendem Lagerverschleiß, Fehlausrichtung oder mechanischer Lockerung auftreten.
Diese Eigenschaften ermöglichen die Überwachung nicht nur rotierender Maschinen, sondern auch elektromechanischer Komponenten wie Spulen, Transformatoren, Stromschienen, Steckverbindern und Snubber-Kondensatoren. In automobilen Anwendungen erweitert dies die Diagnosemöglichkeiten auf Traktionswechselrichter und weitere Leistungsmodule und unterstützt damit prädiktive Wartungsstrategien innerhalb des automobilen Datenökosystems.
Stabilität und integrierte Signalverarbeitung
Der IIS3DWBG1 weist über den gesamten Betriebstemperaturbereich eine stabile Empfindlichkeit auf, sodass in vielen Anwendungen keine Endkalibrierung erforderlich ist. Dies reduziert den Inbetriebnahmeaufwand und vereinfacht den Einsatz in groß angelegten industriellen Installationen.
Zu den integrierten digitalen Funktionen gehören konfigurierbare Tiefpass- und Hochpassfilter mit wählbaren Grenzfrequenzen, ein integrierter FIFO-Speicher, Interrupt-Funktionen, ein Temperatursensor sowie eine Selbsttestfunktion. Diese Merkmale ermöglichen eine Vorverarbeitung der Schwingungsdaten direkt im Sensor, wodurch die Rechenlast im übergeordneten System reduziert und Edge-Analysen effizienter umgesetzt werden können.
Zuverlässigkeit und Systemvorteile
Der Sensor ist für hohe mechanische Belastungen ausgelegt und eignet sich für den Einsatz in rauen Industrie- und Automobilumgebungen. Sein geringer Energieverbrauch prädestiniert ihn für batteriebetriebene Überwachungssysteme, bei denen lange Betriebszeiten ohne Wartung erforderlich sind.
Durch die Kombination aus Mehrachsenmessung, hoher Bandbreite und integrierter Signalverarbeitung in einem kompakten Gehäuse ermöglicht der Sensor eine frühzeitige Fehlererkennung und eine optimierte Wartungsplanung. Dies trägt dazu bei, Ausfallzeiten zu reduzieren und den Betrieb von Industrieanlagen sowie elektrifizierten Fahrzeugsystemen besser planbar zu machen.
Edited by an industrial journalist Sucithra Mani with AI assistance.
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