Casen toteuttanut Digitec Oy 2018.
Kehityshanke MEMS-kiihtyvyysanturit ääriolosuhteissa
Suunnittelimme ja toteutimme ääriolosuhteisiin tarkoitetun sensorointi-järjestelmän, jonka vaatimuksina oli toimia -40 – +50 C asteen lämpötiloissa junan telin rakenteissa junan ollessa normaali käytössä. Koteloinnin vaatimuksena oli kestää lumen, jään sekä kivensirpaleiden iskut. Lähdimme suunnittelemaan toteutuksen pilotointia yhdessä VR Kunnossapidon kanssa kehityshankkeena raideliikenteen tarpeisiin. Hankkeen oli tarkoitus osoittaa pystyykö vakiintuneita edullisia MEMS kiihtyvyysantureita hyödyntämään olosuhteissa joissa haasteen asettaa vaihtuvat ympäristöolosuhteet, isot sähköhäiriöt ja suuret kiihtyvyyden muutokset. Toiminnallisia vaatimuksia oli mm. laitteiston mekaaninen kestävyys, akkupohjainen käyttöjännite sekä datan siirto langattomasti rakenteista veturin paikalliselle keskustietokoneelle.
Arkkitehtuuri yksinkertaistetusti: Kiihtyvyyssensorit hartsiin valettuna cnc-työstetyissä alumiiniblokeissa > armeerattu cat6-datakaapeli kestävin liittimin > alumiiniset vesitiiviit keskusboksit, joissa elektroniikka ja akusto (4 sensoria per boksi) > wifi > keskustietokone (tärinä-datan ja gps-paikkatiedon yhdistäminen) > pilvi.
Kehitysversiossa esiintyi häiriönsietokyky haasteita sekä SPI-protokollan asettamia rajoitteita kaapeloinnin pituudelle, joten hanke ei edennyt kenttätesteihin asti. Hankkeesta jäi kuitenkin paljon tietoa esimerkiksi ääriolosuhteisiin vaadittavien sensorien johdotuksesta ja koteloinnista. Digitec Oy jatkaa hanketta itsenäisesti seuraavaan kehitysversioon, joka mahdollistaa kiihtyvyyden ja tärinöiden mittaamista hankalissa olosuhteissa esimerkiksi teollisuuden tarpeisiin.
Käytetyt sensorit:
- LIS3DH
- H3LIS331DL
https://www.st.com/resource/en/datasheet/lis3dh.pdf
https://www.st.com/resource/en/datasheet/h3lis331dl.pdf
Käytetty mikrokontrolleri:
- ESP-07
https://wiki.ai-thinker.com/_media/esp8266/a000um01a3.pdf
https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/0a-esp8266ex_datasheet_en.pdf
Onko sinulla tarpeita mitata kiihtyvyyksiä tai erilaisia liikkeen muutoksia? Tarvitsetko 3D mallinnusta erikoiskoteloinneille? Voimme tuottaa kappaleiden 3D mallit, muoviset tulostetut koemallit ja lopulliset cnc työstöt.
Ota yhteyttä ja keskustellaan lisää.