Spannende Applikationen im Visier

Schon jetzt sind spannende Applikationen erkennbar. Nah am „Proof-of-Concept“ sind Systeme zur Überwachung und Steuerung von Industrietoren, etwa an Lkw-Laderampen. Hier wird der Wiegand-Effekt  wie auch bei vielen anderen Einsätzen, etwa der Durchflussmessung hybrid bzw. doppelt genutzt: Während der durch den Polaritäts-Wechsel getriggerte Impuls als Signal zum Erfassen und Hochzählen der genauen Anzahl der Bewegungszyklen dient, sorgt der Schub aus dem Harvester für die Versorgung der UWB Module, mit denen alle Daten an die Steuerung gefunkt werden. Bei deren Auswertung ist Preventive Maintenance  etwa mit Blick auf den Nutzungsgrad der Torfedern  ein wichtiges Thema.

Großes Potenzial gibt es in der modernen Landwirtschaft. Im Fokus sind hier etwa Gewächshäuser, in denen dezentrale Prozessdaten, wie Temperatur, Luftfeuchte oder pH Werte, erhoben werden. Hier kommen UWB und Wiegand ins Spiel, die für die Funkverbindung zum Empfänger sorgen. Getriggert wird der Wiegand=Effekt durch Magnete, die sich etwa am fahrbaren Bewässerungssystem anbringen lassen. Jede Menge Nischen tun sich auch in der Logistik und im Warehousing auf, wo Produkte, Pakete oder ganze Container in Echtzeit geortet und verfolgt werden müssen.

Tracking und Tracing sind hier ein Muss  und das am besten mit Systemen, welche die dezentral erfassten Daten ohne externe Power oder Batterien an die Steuerung senden. Da Bewegung, erzeugt etwa durch AGV oder Kran und Fördersysteme, eine feste Größe in der Logistik ist, ist auch hier die Installation von Magneten leicht machbar. Aktuell laufen Versuche mit RTLS Anwendungen (Real Time Location Systems), die noch mit Batterien arbeiten  aber mit einer Wiegand-Lösung deutlich besser aufgestellt wären.

Potenzial gibt es bei Durchflussmessern schon lange eine Domäne der klassischen Wiegand-Sensoren. Mit der extra Power aus dem neuen Harvester lassen sich Funkmodule integrieren, sodass die Wasser oder Gaszähler nicht mehr vor Ort ausgelesen werden müssen. Ein Plus für private wie kommerzielle User. Um Flüssigkeiten oder Gase dreht es sich auch bei einer weiteren Applikation, die sich zu einer Nische für den Einsatz der neuen Wiegand-Systeme entwickeln könnte. Gemeint ist die Füllstandüberwachung von Behältern, Silos oder Tanks, die in vielen Branchen  von der Landwirtschaft über die Lebensmittelund Getränkeindustrie bis hin zur Chemie  genutzt werden. Gefragt sind auch hier Systeme, die ihre Daten wireless und energieautark an die Steuerung bzw. Lesegeräte übermitteln.

„In welchen Anwendungen unsere neuen, auf Power getrimmten Wiegand-Harvester, die wir zeitnah wie unsere vollautomatisch gefertigten Wiegand-Sensoren – als Standardprodukt ins Ubito-Sortiment aufnehmen, zuerst punkten, wird sich in den kommenden Monaten zeigen,“ so T. Best. „Wir sind sehr gespannt auf das Feedback unserer Partner, die schon jetzt mit dem WINK-Kit nach den passenden Nischen suchen, um daraus marktfähige Produktlösungen zu machen.“ 

Der Wiegand-Effekt

Herzstück des Wiegand-Systems, das auf einem Patent des US-Erfinders John Wiegand basiert, ist ein aufwendig konditionierter, haarfeiner Draht aus Vicalloy, der in eine Kupferspule eingebettet ist. Der Wiegand-Draht, bei dem ein komplexer Fertigungsprozess aus Kaltumformung und Tempern greift, verfügt über ein Hystereseverhalten mit ausgeprägten Sprungstellen. Wird er einem sich verändernden externen Magnetfeld ausgesetzt, behält er zunächst seine Polarität bei. Erreicht das externe Magnetfeld jedoch einen bestimmten Schwellenwert, kehrt sich die Polarität abrupt um. Dieser Polaritäts-Switch erfolgt innerhalb weniger Mikrosekunden und erzeugt einen deutlichen Impuls (ereignisbasiert), der sich über die Spule in elektrische Energie umwandeln lässt.

Der Impuls ist stark genug, um Logikschaltungen zu aktivieren und elektronische Chips mit geringer Leistung zu versorgen. Nutzen lässt sich das als (eigenversorgte) magnetische Sensorik oder für das Energy Harvesting. Beim neuen Harvester ist die Energieausbeute so groß, dass sich damit funkende IoT Sensoren autark betreiben lassen. Zu den Vorteilen des Wiegand-Systems, das auf berührungsloser Magnetik basiert, zählen Verschleißfreiheit, Langlebigkeit und Wartungsfreiheit. Zudem liefert der Wiegand-Draht konsistente Energieimpulse über den gesamten Frequenzbereich  und arbeitet damit, anders als etwa ein Dynamo, auch bei sehr langsamen Bewegungen.

Literatur

1. Ubito Europa, Fraba GmbH: Köln: www.ubito.com