Berührungslose Übertragungssysteme (Nahfeldtelemetrie) zum kontaktlosen Übertragen von Sensordaten von drehenden Wellen werden heute bereits mit großen Erfolg, wie im Patent DE3922556 beschrieben, eingesetzt. Diese Systeme bestehen aus einer Rotorelektronik (28) (Sensorsignalverstärker mit integriertem Telemetrietransmitter), der Rotorantenne (29), der Statorantenne (3) und einer Empfängereinheit (2). Die Übertragung der Versorgungsenergie für den Rotor (30) erfolgt berührungslos mit Hilfe von einem magnetischen Wechselfeld (46). Rotorelektronik (28) und Rotorantenne (29) sind auf der bewegten bzw. rotierenden Welle montiert und benötigen Energie. Die notwendige Energie für den Rotor wird üblicherweise kontaktlos induktiv von der Statorantenne (3) zur Rotorelektronik (28) übertragen. Die Signalform ist üblicherweise sinusförmig. Auch gibt es bereits Sensortelemetrien, welche die ferngesteuerte Konditionierung der Eingangsverstärker ermöglichen.Contactless transmission systems (near field telemetry) for contactless transmission of sensor data from rotating shafts are already being used with great success, as in the patent DE3922556 described, used. These systems consist of rotor electronics ( 28 ) (Sensor signal amplifier with integrated telemetry transmitter), the rotor antenna ( 29 ), the stator antenna ( 3 ) and a receiver unit ( 2 ). The transmission of the supply energy for the rotor ( 30 ) takes place without contact with the aid of an alternating magnetic field ( 46 ). Rotor electronics ( 28 ) and rotor antenna ( 29 ) are mounted on the moving or rotating shaft and require energy. The necessary energy for the rotor is usually contactlessly inductive from the stator antenna ( 3 ) to the rotor electronics ( 28 ) transfer. The waveform is usually sinusoidal. Also, there are already sensor telemetry that allow remote conditioning of the input amplifiers.
Viele dieser Systeme dienen im Wesentlichen zur Stressanalyse, zur Überwachung und zur Qualifizierung von sich bewegenden mechanischen Bauteilen. Da die gewonnenen Messwerte häufig zur Lebensdauervoraussage oder Betriebsfestigkeitsnachweis genutzt werden, wären ungültige Messwerte fatal. Deshalb wird bei unzureichender Versorgung der Rotorelektronik (28), zudem generell die Sensorsignalübertragung der Messwerte blockiert.Many of these systems are used primarily for stress analysis, monitoring and qualification of moving mechanical components. Since the measured values obtained are often used for life prediction or proof of durability, invalid measurements would be fatal. Therefore, if the rotor electronics ( 28 ), in addition, the sensor signal transmission of the measured values is generally blocked.
Viele Anlagen sind in Getrieben, Motoren und Turbomaschinen in sehr beengten Raumverhältnissen eingebaut. Die Koppelung zwischen Statorantenne (3) und Rotorantenne (29) beruht auf einem magnetischen Feld, welches durch umgebende Metallteile beeinflusst wird. Die Kopplereinheit (4) muss deshalb in der Regel aufgrund dieser Feldbeeinflussung durch die, in der Regel in der Nähe befindenden Metalteile unter realen Umgebungsbedingungen abgeglichen werden. Dies gestaltet sich an der realen Maschine äußerst aufwendig wegen der quasi Nichtzugänglichkeit. Der Aufwand zum Öffnen der Maschine zwecks Zugang zum Sensortelemetriesystem (0) ist zeitaufwendig und teuer. Eine Simulation der Umgebungsbedingung außerhalb der Maschine zum optimalen Abgleich der Telemetriekomponenten ist ebenfalls aufwendig. Zudem ist die Zugänglichkeit nach der Komplettmontage der Maschine zu Rotorelektronik (28), Koppeleinheit (4) und den Sensoren (37) im Innern, nicht mehr gegeben.Many systems are installed in transmissions, motors and turbomachines in very confined spaces. The coupling between the stator antenna ( 3 ) and rotor antenna ( 29 ) is based on a magnetic field, which is influenced by surrounding metal parts. The coupler unit ( 4 ) must therefore be adjusted due to this field influence by the, usually in the vicinity of metal parts under real environmental conditions. This is extremely complicated on the real machine because of the virtually inaccessibility. The effort required to open the machine for access to the sensor telemetry system ( 0 ) is time consuming and expensive. A simulation of the environmental condition outside the machine for optimal alignment of the telemetry components is also expensive. In addition, accessibility after complete assembly of the machine to rotor electronics ( 28 ), Coupling unit ( 4 ) and the sensors ( 37 ) inside, no longer given.
Ein weiteres Problem ist die Fehlersuche bei Ausfall des Sensortelemetriesystems (0) bereits nach der Montage, ohne das überhaupt ein Prüfbetrieb gestartet wurde. Ursachen hierfür gibt es viele. Leider reicht ein Fehler für einen Sensorsignalverlust aus. Dies kann z. B. bei der Koppeleinheit (4) durch nicht exakte Positionierung der Rotorantenne (29) zur Statorantenne (3) sein. Weiterhin gibt es auch häufig Montageschäden. Mögliche Probleme sind, eine Kabelbeschädigung der Kabelverbindung Statorantenne (3), eine Beschädigung der Kabelverbindung Rotorantenne (33), oder auch Beschädigung der Sensorleitung.Another problem is troubleshooting in case of failure of the sensor telemetry system ( 0 ) already after assembly, without a test operation was ever started. There are many reasons for this. Unfortunately, an error for a sensor signal loss is sufficient. This can be z. B. in the coupling unit ( 4 ) by incorrect positioning of the rotor antenna ( 29 ) to the stator antenna ( 3 ) be. Furthermore, there are also often installation damage. Possible problems are a cable damage to the cable connection stator antenna ( 3 ), damage to the cable connection rotor antenna ( 33 ), or even damage to the sensor cable.
In jeden Fall kann gemäß Erfindung mit Hilfe der Sensortelemetrie mit integriertem Komplettmonitoring und Remotesteuerfunktion in diesem Zustand der Fehler sehr schnell lokalisiert werden und der Mangel zielgerichtet mit geringstmöglichem Aufwand beseitigt werden. Ein wiederholtes Öffnen des Aggregats ist gerade bei Großanlagen wegen der Kosten und des Zeitaufwands inakzeptabel.In any case, according to the invention with the help of sensor telemetry with integrated complete monitoring and remote control function in this state, the error can be localized very quickly and the deficiency can be targetedly eliminated with the least possible effort. Repeated opening of the unit is unacceptable especially in large plants because of the cost and the time required.
Selbst wenn nach der Komplettmontage scheinbar die Funktion aller Sensorsignale gegeben ist, kann beim eigentlichen Prüfbetrieb durch lastbedingte Geometrieverschiebungen, Verschleiß, Öleinfluss oder Temperatureinfluss oder auch durch erhöhten Energiebedarf der Rotorelektronik (28), durch Kurzschluss oder Defekt eines Sensors (37) die Sensorsignalübertragung beeinträchtigt werden. Für den gewünschten optimalen Wirkungsgrad der Energieübertragung und größtmögliche Übertragungsdistanztoleranz zwischen Statorantenne (3) und Rotorantenne (29) muss sowohl die Statorantenne (3), als auch die Rotorantenne (29) optimal abgeglichen sein. Der Öleinfluss resultiert, insbesondere bei großen Antennen, aus der veränderten Dielektrizitätskonstante. Ein Separation der Ursache ist leider gemäß heutigem Technologiestand aufgrund der nicht Zugänglichkeit zudem im Testobjekt (1) nicht möglich. Auch hier wäre Sensortelemetrie mit integriertem Komplettmonitoring und Remotesteuerfunktion sehr hilfreich, um die Fehlerursache einzugrenzen und um eine gezielte korrektive Aktion durchführen zu können. Auch die absolute Erkenntnis der notwendigen Zerlegung des Testobjekts (1) zur Fehlerbehebung ist hilfreich um Zeit einzusparen. Man denke hier an Einbauten in Getrieben, Motoren, Kupplungen, Turbomaschinen oder sonstigen Aggregaten.Even if the function of all sensor signals seems to be given after the complete assembly, the rotor electronics (in the actual test mode can be replaced by load-related geometry displacements, wear, oil influence or temperature influence or by increased energy requirement). 28 ), by short circuit or defect of a sensor ( 37 ) the sensor signal transmission are impaired. For the desired optimum efficiency of the energy transfer and the greatest possible transmission distance tolerance between the stator antenna ( 3 ) and rotor antenna ( 29 ), both the stator antenna ( 3 ), as well as the rotor antenna ( 29 ) are optimally balanced. The oil inflow results, in particular in the case of large antennas, from the changed dielectric constant. Unfortunately, according to the current state of technology, a separation of the cause is due to the fact that it is not accessible in the test object ( 1 ) not possible. Here, too, sensor telemetry with integrated complete monitoring and remote control function would be very helpful in order to limit the cause of the error and to carry out a targeted corrective action. Also, the absolute knowledge of the necessary decomposition of the test object ( 1 Troubleshooting is helpful to save time. Think here of internals in gearboxes, engines, clutches, turbomachinery or other aggregates.
Wünschenswert wäre die Möglichkeit der ferngesteuerten Änderungsmöglichkeit des Abgleiches an der fertigmontierten Maschine. Damit könnte man den optimalen Abgleich der Koppeleinheit (4) in jeder Betriebssituation erreichen. Eine korrektive Maßnahme im Falle sich ungünstig einstellender Betriebsbedingungen wäre somit ohne mechanischen Eingriff möglich und könnte ferngesteuert und bequem mit der Bedienkonsole (9) ausgeführt werden und somit wieder 100% Signalerfassungssicherheit herstellen. Für eine gezielte Korrektur der Anpassung ist jedoch die genaue Kenntnis der Ist-Situation notwendig.It would be desirable to have the possibility of remotely controlled adjustment of the balance on the finished machine. This could be the optimal balance of the coupling unit ( 4 ) in every operating situation. A corrective action in the event of unfavorable operating conditions would thus be possible without mechanical intervention and could be controlled remotely and conveniently with the control panel ( 9 ) and thus restore 100% signal detection reliability. For a specific correction of the adaptation, however, the exact knowledge of the actual situation is necessary.
Optimal wäre es, wenn alle Betriebsparameter ständig abrufbar wären und ein Healthmonitoring des gesamten Sensortelemetriesystems (0) zur Verfügung stehen würde. Dies soll die beschriebene Erfindung gewährleisten. Für den Ausfall der Sensordatenübertragung reicht prinzipiell ein Fehler in der Wirkungskette aus. Gemäß Stand der Technik wird die Übertragung des Sensorsignals bei mangelhafter Energieversorgung oder Überhitzung unterbrochen, um eine ungültige Messwertübertragung, zu vermeiden. Dieser Zustand kann durch viele Ursachen herbeigeführt werden. Ein weiterer typischer Fehler während des Betriebs ist ein Kurzschluss von einem oder mehreren Sensoren (37). Dies führt in der Regel zu einer erhöhten Versorgungsenergieaufnahme, was ein Absacken der Rotorelektronikversorgungsspannung bedingt und dass möglicherweise die kritische Versorgungsspannung unterschritten wird, was wiederum ein Abschalten der Messwertübertragung verursacht. Des Weiteren schwankt auch die Versorgungspannung in der Rotorelektronik (28) in Abhängigkeit des Drehwinkels, insbesondere bei großen Wellen. Je größer die Wellendurchmesser und je näher die Länge der ringförmigen Rotorspule (31) an die Wellenlänge der induzierten sinusförmigen Rotorspulenspannung, durch das magnetische Feld (46) herankommt, desto starker bildet sich eine drehwinkelabhänge Welligkeit aus. Hinzu kommen häufig noch Rotorspulenspannungsänderungen aufgrund der drehwinkelabhängigen Geometriefehlern. Bei der Montage sind die kritischen Drehwinkel in der Regel nicht bekannt. It would be optimal if all operating parameters were constantly available and a health monitoring of the entire sensor telemetry system ( 0 ) would be available. This is to ensure the described invention. In principle, an error in the chain of effects is sufficient for the failure of the sensor data transmission. According to the prior art, the transmission of the sensor signal is interrupted in case of insufficient power supply or overheating in order to avoid an invalid measured value transmission. This condition can be caused by many causes. Another typical fault during operation is a short circuit of one or more sensors ( 37 ). This usually leads to an increased supply energy consumption, which causes a sagging of the rotor electronics supply voltage and possibly falls below the critical supply voltage, which in turn causes a shutdown of the measured value transmission. Furthermore, the supply voltage in the rotor electronics ( 28 ) as a function of the angle of rotation, in particular in the case of large waves. The larger the shaft diameter and the closer the length of the annular rotor coil ( 31 ) to the wavelength of the induced sinusoidal rotor coil voltage, by the magnetic field ( 46 ), the stronger a rotational angle-dependent ripple forms. In addition, rotor coil voltage changes often occur due to the rotational angle-dependent geometry errors. During assembly, the critical angles of rotation are generally unknown.
Im Fall eines Ausfalls des Sensortelemetriesystems (0) ist erstmals unklar, wo der Mangel liegt und ob korrektive Maßnahmen möglich sind. Einer der typischsten Fehler ist der Abfall der Versorgungsspannung für die Rotorelektronik (28). Die Erhöhung der Versorgungsleistung an der in jedem Fall zugänglichen Empfängereinheit (2) auf Verdacht, um eine mögliche Unterversorgung Rotorelektronik (28) zu korrigieren, kann zu einer Überversorgung der Rotorelektronik (28) führen und damit eine Zerstörung der Rotorelektronik (28) bedingen. Dies wäre fatal, da in diesem Fall die Messung abgebrochen werden müsste.In case of failure of the sensor telemetry system ( 0 ) is for the first time unclear where the shortage lies and whether corrective measures are possible. One of the most typical errors is the drop in the supply voltage for the rotor electronics ( 28 ). The increase in the supply to the in each case accessible receiver unit ( 2 ) suspected to be a possible supply rotor electronics ( 28 ), can lead to an oversupply of the rotor electronics ( 28 ) and thus a destruction of the rotor electronics ( 28 ) condition. This would be fatal, because in this case the measurement would have to be aborted.
Selbst wenn keine Zerstörung erfolgt, führt ein zu hoher Energieeintrag auch zu einer hohen Eigenerwärmung der Rotorelektronik (2). Dies bedingt das die max. mögliche Umgebungstemperatur herabgesetzt wird. Da bekanntermaßen die Testobjekte (1) sehr hohe Eigenwärme bei Last erzeugen und gerade die Vermessung dieser Betriebszustände von Interesse sind, wäre eine Einschränkung des spezifizierten Betriebsbereich extrem schlecht. Man denke nur an eine Qualifizierung einer Flugturbine mittels Sensortelemetrie (0) mit extrem hohen Prüfstandskosten.Even if no destruction occurs, too high an energy input also leads to a high self-heating of the rotor electronics ( 2 ). This requires the max. possible ambient temperature is lowered. As you know, the test objects ( 1 ) generate very high self-heat under load and just the measurement of these operating conditions are of interest, a limitation of the specified operating range would be extremely poor. Just think of a qualification of a turbine by means of sensor telemetry ( 0 ) with extremely high test bench costs.
Da diese Messwerte häufig zur Lebensdauervoraussage oder Betriebsfestigkeit genutzt werden, wären ungültige Messwerte fatal. Bei unzureichender Versorgung der Rotorelektronik (28) ist zudem generell die Signalübertragung gestört.Since these measurements are often used for lifetime prediction or durability, invalid measurements would be fatal. In the case of insufficient supply of rotor electronics ( 28 ) In addition, the signal transmission is generally disturbed.
Man stelle sich vor, dass eine komplexe Mehrkanaltelemetrieanlage in einer Flugturbine oder einem Windkraftgetriebe während des Betriebs den Dienst versagt. Gemäß Stand der Technik hat man keine Information über die Ursache des Ausfalls und kann auch keine korrektive Aktion einleiten. Für eine visuelle Inspektion bleibt nur das kostspielige öffnen des Aggregats. Zudem ist leider der Charakter der Sensortelemetrieanlagen so, dass der Übergang zwischen Funktion und Ausfall sehr abrupt ist und sich auch nicht ankündigt. Gemäß Stand der Technik gibt es keine Möglichkeit bei herkömmlichen Telemetrieanlagen die Systemreserve auszulesen. Ein scheinbar funktionierendes System kann bei geringer Systemreserve und bei geringsten Änderungen der Betriebsparameter sehr schnell in den nichtfunktionierenden Zustand übergehen.Imagine that a complex multi-channel telemetry system in an aircraft turbine or a wind turbine gear during service fails. According to the prior art, one has no information about the cause of the failure and can also initiate no corrective action. For a visual inspection, only the costly opening of the unit remains. In addition, unfortunately, the character of the sensor telemetry systems is such that the transition between function and failure is very abrupt and does not announce itself. According to the prior art, there is no way to read out the system reserve in conventional telemetry systems. An apparently functioning system can quickly change to the non-functioning state with little system reserve and with minimal changes in the operating parameters.
Zur Analyse des Ausfalls und zur Lokalisierung der Fehlerursache wäre ein detailliertes Monitoringsystem für alle beteiligten Komponenten (Rotorelektronik (28), Rotorantenne (29), Statorantenne (3) und Empfängereinheit (2)) extrem hilfreich. Nach Kenntnis der Problemstellung können in der Regel zielgerichtete korrektive Aktionen durchgeführt werden.To analyze the failure and localize the cause of the error, a detailed monitoring system for all involved components (rotor electronics ( 28 ), Rotor antenna ( 29 ), Stator antenna ( 3 ) and receiver unit ( 2 )) extremely helpful. After knowing the problem, targeted corrective actions can usually be carried out.
Zum Auslesen der Monitordaten in den verschieden Elementen sind Schnittstellen notwendig. Hierzu kann vorteilhaft der bereits bestehende Telemetriedatenkanal genutzt werden. Über den Telemetriekanal werden somit vorteilhaft neben den Telemetriedaten (40), auch die Monitoringdaten und Einstelldaten übertragen. Natürlich wäre auch ein zusätzlicher Servicekanal mit getrennter Übertragung denkbar. Dieser bedingtjedoch erheblichen Zusatzaufwand. Die Besonderheit ist, dass ohne zusätzliche Leitungen die Aufgabenstellung gelöst wird und der Anwender keinen weiteren Verkabelungsaufwand hat.To read out the monitor data in the various elements interfaces are necessary. For this purpose, advantageously, the existing telemetry data channel can be used. Via the telemetry channel, therefore, in addition to the telemetry data ( 40 ), also transmit the monitoring data and setting data. Of course, an additional service channel with separate transmission would be conceivable. However, this requires considerable additional expenditure. The special feature is that the task is solved without additional lines and the user has no additional cabling.
Zum Handling des Monitoringsystems ist eine Bedienkonsole mit Display (9) sinnvoll (10). Diese ist über eine digitale Schnittstelle (8) mit der Empfängereinheit (2) verbunden. Für komplexe Systeme mit großen Datenmengen ist manchmal wegen der begrenzten Bedienkonsolenkapazität vorteilhaft, die Ein/Monitordaten über eine getrennte Serviceschnittstelle (45) gemäß 5 zu führen. Diese Bedienkonsole kann aber auch prinzipiell passiv sein und das Einstell/Monitorsystem (14) in der Empfängereinheit (2) übernimmt die Auswertung bzw. die Übersetzung der Befehle und bringt sie zur Anzeige. Eine Bedienkonsole (9) in Form eines Computers kann direkt die Kodierung der Befehle und Darstellung der Monitoringergebnisse übernehmen. Mit einer intelligenten Konsole können die Monitoringergebnisse detaillierter ausgewertet, die Ursache lokalisiert und zugleich auch Maßnahmen für korrektive Aktionen vorgeschlagen werden. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit der Aufzeichnung der Monitoringparameter.For handling the monitoring system is a control panel with display ( 9 ) makes sense ( 10 ). This is via a digital interface ( 8th ) with the receiver unit ( 2 ) connected. For complex systems with large amounts of data, sometimes because of the limited operator console capacity, the on / monitor data is advantageous over a separate service interface ( 45 ) according to 5 respectively. This control panel can also be passive in principle and the setting / monitor system ( 14 ) in the receiver unit ( 2 ) takes over the evaluation or the translation of the commands and brings them to the display. An operator console ( 9 ) in the form of a computer can be direct take over the coding of the commands and presentation of the monitoring results. With an intelligent console, the monitoring results can be evaluated in more detail, the cause can be localized and at the same time measures for corrective actions can be suggested. Furthermore, there is also the possibility of recording the monitoring parameters.
Üblicherweise werden heute die Telemetriedaten (40) bereits digital erfasst und mittels Schnittstelle (8) an den Computer übergeben. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Bedienkonsole (9) Bestandteil des Computers (5) ist. Im Fall einer digitalen Datenschnittstelle (8) zwischen Empfängereinheit (2) und Computer (5) werden vorteilhaft sowohl die Telemetriedaten, als auch die Monitoring- und Einstelldaten über die gleiche Schnittstelle (8) übertragen.Usually today the telemetry data ( 40 ) already recorded digitally and by means of interface ( 8th ) to the computer. It is particularly advantageous if the operating console ( 9 ) Part of the computer ( 5 ). In the case of a digital data interface ( 8th ) between receiver unit ( 2 ) and computer ( 5 ), both the telemetry data and the monitoring and adjustment data via the same interface ( 8th ) transfer.
Die Möglichkeit der detaillierten Erfassung der Monitordaten aller Komponenten (28), (29), (2), (3) ist zwar sehr hilfreich, jedoch nicht ausreichend. Entscheidend ist auch die ferngesteuerte Einstellmöglichkeit der Komponenten. Rotorelektroniken (28) mit Fernsteuerbarkeit und Erfassung der Versorgungspannung sind schon seit längerem am Markt. Sie werden unter dem Namen RMC-Sensortelemetriesysteme vertrieben. Diese besitzen in der Regel jedoch nur die Möglichkeit die ferngesteuerte Konditionierung der Messkanalverstärker mittels der Konditionierung/Steuereinheit durchzuführen. Zusätzliche Betriebsparameter, wie Erfassung der Rotorelektroniktemperatur mittels Umgebungstemperaturmesser (25), Erfassung der Beschleunigung mittels Vibrationsmesser (49) und die Erfassung des Stromverbrauchs pro Messverstärkerkanal und Sensor (37) sind neuartig. Ist zum Beispiel der Stromverbrauch eines Sensors (37) zu hoch, so kann die Rotorelektronik (29) möglicherweise nicht mehr korrekt arbeiten. Trotz des Ausfalls eines Sensordatenkanals wäre bei mehrkanaligen Anwendungen wichtig, die Restsensordatenkanäle zu erhalten. Bei komplexen Anwendungen, wie bei Turbomaschinen werden die Messstellen mit den Sensoren (37) redundant ausgelegt. Deshalb ist es notwendig, für den betriebssicheren Betrieb der Restsensoren (37) den defekten Sensor (37) abzukoppeln. Dies kann mittels Halbleiterschalter ferngesteuert über die Bedienkonsole (9) von der Rotorelektronik (28) abgekoppelt werden.The possibility of detailed recording of the monitor data of all components ( 28 ) 29 ) 2 ) 3 ) is very helpful, but not enough. Decisive is the remotely controlled adjustment of the components. Rotor electronics ( 28 ) with remote controllability and detection of supply voltage have been on the market for some time. They are sold under the name RMC sensor telemetry systems. However, these generally only have the option of carrying out the remote-controlled conditioning of the measuring channel amplifiers by means of the conditioning / control unit. Additional operating parameters, such as detection of the rotor electronics temperature by means of ambient temperature sensors ( 25 ), Detection of the acceleration by means of vibration meter ( 49 ) and the power consumption per amplifier channel and sensor ( 37 ) are novel. For example, is the power consumption of a sensor ( 37 ) too high, the rotor electronics ( 29 ) may not work correctly. Despite the failure of a sensor data channel, in multi-channel applications it would be important to preserve the residual sensor data channels. For complex applications, such as turbomachinery, the measuring points with the sensors ( 37 ) designed redundantly. Therefore, it is necessary for the reliable operation of the residual sensors ( 37 ) the defective sensor ( 37 ) decouple. This can be controlled remotely by means of semiconductor switches via the operating console ( 9 ) from the rotor electronics ( 28 ).
Neuartig ist auch, dass die ferngesteuerte Einstellung des Kopplersystems (6) bestehend aus Rotorantenne (29) und Statorantenne (3) möglich ist. Um eine optimale Übertragungsdistanz zu erzielen, werden diese Elemente jeweils auf elektrische Resonanz abgestimmt. In 8 ist der Aufbau der Statorantenne (3) dargestellt. Der elektrische Resonanzabgleich erfolgt bei der Statorantenne (3) durch einen Parallel-Kondensator und einen seriellen Kondensator um die notwendige Anpassung an den Wellenwiderstand zu ermöglichen. Dies ist notwendig, weil die Ausführungsformen der Statorantennen (3) sehr stark variieren können. Je nach Ausführungsform besitzt die Statorspule (32) andere Werte. Entsprechend müssen die Werte dieser Elemente in einem weiten Bereich eingestellt werden. Diese Elemente können jedoch so gestaltet werden, dass sie elektrisch ferngesteuert eingestellt werden können. Dabei ist es auch zusätzlich möglich, einen automatischen Abgleichprozess zu integrieren. Dies wird in Form vom Einstell/Monitoringssystem in integrierter Rechenintelligenz ermöglicht. Die Rechenintelligenz kann beispielhaft durch einen Mikroprozessor realisiert werden. Die Rechenintelligenz nutzt als Rückmeldungssystem den integrierten Reflexionsmesser Stator (24) und variiert die Einstellparameter bis der Reflexionsmesser minimale Reflexion anzeigt. Die Einstellparameter welche jedoch manuell von außen ferngesteuert übersteuert werden können. Dies ist dann interessant, wenn der automatische Abgleichprozess nicht das gewünschte Ergebnis liefert oder auch eine leichte Verstimmung des automatischen Abgleiches gewünscht ist. Selbstverständlich können auch die vom automatischen Abgleichprozess ermittelten Einstellparameter und der Ausgabewert des Reflexionsmessers ausgelesen werden. Die Einstellparameter werden lokal gespeichert und sind auch nach einem Spannungsausfall noch verfügbar. Des Weiteren können mit diesen Parametern auch exakt die Einstellreserven, die Qualität des Abgleiches und damit der Gesundheitszustand der Statorantenne (3) ermittelt werden.It is also novel that the remote-controlled setting of the coupler system ( 6 ) consisting of rotor antenna ( 29 ) and stator antenna ( 3 ) is possible. In order to achieve an optimum transmission distance, these elements are each tuned to electrical resonance. In 8th is the structure of the stator antenna ( 3 ). The electrical resonance adjustment takes place in the stator antenna ( 3 ) by a parallel capacitor and a serial capacitor to allow the necessary adjustment to the characteristic impedance. This is necessary because the embodiments of the stator antennas ( 3 ) can vary very much. Depending on the embodiment, the stator coil ( 32 ) other values. Accordingly, the values of these elements must be set in a wide range. However, these elements can be designed to be electrically controlled remotely. It is also possible, an automatic Integrate matching process. This is possible in the form of the setting / monitoring system in integrated computing intelligence. The computing intelligence can be realized by way of example by a microprocessor. The computing intelligence uses as a feedback system the integrated reflection meter Stator ( 24 ) and varies the adjustment parameters until the reflection meter indicates minimum reflection. The adjustment parameters, which however can be manually overridden externally by remote control. This is interesting if the automatic adjustment process does not produce the desired result or a slight detuning of the automatic adjustment is desired. Of course, the adjustment parameters determined by the automatic adjustment process and the output value of the reflection meter can also be read out. The setting parameters are stored locally and are still available even after a power failure. Furthermore, with these parameters, it is also possible to set exactly the adjustment reserves, the quality of the adjustment and thus the state of health of the stator antenna ( 3 ) be determined.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Patents kann wie in 9 dargestellt, auch die Rotorantenne (29) ferngesteuert abgeglichen werden. Auch hier werden in der Regel zur Erhöhung des Übertragungswirkungsgrades eine elektrische Resonanz mit Rotorspule (31) und einen zusätzlichen Resonanzkondensator hergestellt. Die Rotorspule ist in der Regel um einen Wellenkörper montiert. Da die Wellenkörperdurchmesser sehr stark variieren, ist damit der Induktivitätswert der Rotorspule (31) auch sehr unterschiedlich. Entsprechend muss auch der Resonanzkondensator sehr stark variiert werden können. Diese Funktion übernimmt die Rotorabgleicheinheit (27). Bei der Rotorantenne wird in der Regel aus Einfachheitsgründen nur ein Parallelabgleich durchgeführt. Allerdings kann auch hier über einen zusätzlichen seriellen Kondensator zwischen Kabelrotorantenne (33) und der Rotorspule (31) neben dem Resonanzkondensator der Übertragungswirkungsgrad weiter optimiert werden. Auch dieses kann Bestandteil der Rotorabgleicheinheit (27) sein. Über die Einstell/Monitoringsysteme Rotorelektronik (12) können der betreffende Resonanzkondensatorwert und eventuell auch der serielle Kondensator zielgerichtet verändert werden. Dabei ist es auch hier zusätzlich möglich, einen automatischen Abgleichprozess zu integrieren. Dies wird in Form von in dem Einstell/Monitoringssystem Rotorantenne (12) integrierte Rechenintelligenz ermöglicht. Die Rechenintelligenz kann beispielhaft durch einen Mikroprozessor realisiert werden. Die Rechenintelligenz nutzt als Rückmeldungssystem den integrierten Spannungsmesser Rotorantenne (34) und variiert die Einstellparameter, bis der Spannungsmesser Rotorantenne (34) eine maximale Spannung anzeigt. Derartige Elemente werden in der Anmeldung Patent 102012 00381.1 beschrieben. Die automatisch gewonnenen Einstellparameter können über das Einstell/Monitoringsystem mittels Bedienkonsole (9) ausgelesen werden, jedoch auch manuell von außen ferngesteuert übersteuert werden. Dies ist dann interessant, wenn der automatische Abgleichprozess nicht das gewünschte Ergebnis liefert oder auch eine leichte Verstimmung des automatischen Abgleiches gewünscht ist. Selbstverständlich können auch die vom automatischen Abgleichprozess ermittelten Einstellparameter, die Ausgabewerte des Versorgungsspannungsmessers (48), des Spannungsmessers Rotorantenne (34) des Reflexionsmessers Stator (24), Reflexionsmessers (16) und Leistungsmessers (15) ebenfalls ausgelesen werden. Mit diesen Parametern können auch exakt die Einstellreserven ermittelt werden, Qualität des Abgleiches und damit der Gesundheitszustand der Rotorantenne (29) oder den Gesamtgesundheitszustand des Subsystems Rotorantenne (29), Statorantenne (3) und der Empfängereinheit (2) ermittelt werden. Allerdings ist der Einstellbereich jeweils begrenzt. Nach erfolgreicher Montage des Systems ist entscheidend, ob der Einstellbereich bereits nahezu ausgeschöpft ist und wie viel Restabgleichpotenzial noch besteht. Denn für den Betriebsfall gibt es in der Regel Korrekturbedarf.In a further advantageous embodiment of the patent, as in 9 represented, also the rotor antenna ( 29 ) be remotely adjusted. Again, in order to increase the transmission efficiency usually an electrical resonance with rotor coil ( 31 ) and an additional resonant capacitor. The rotor coil is usually mounted around a shaft body. Since the shaft body diameter varies very widely, so is the inductance of the rotor coil ( 31 ) also very different. Accordingly, the resonance capacitor must be able to be varied very much. This function is performed by the rotor balancing unit ( 27 ). In the case of the rotor antenna, only parallel adjustment is usually carried out for reasons of simplicity. However, here too, an additional serial capacitor between cable rotor antenna ( 33 ) and the rotor coil ( 31 ) in addition to the resonance capacitor, the transmission efficiency can be further optimized. This too can be part of the rotor balancing unit ( 27 ) be. About the setting / monitoring systems rotor electronics ( 12 ), the relevant resonance capacitor value and possibly also the serial capacitor can be purposefully changed. It is also possible here to integrate an automatic adjustment process. This is in the form of in the adjustment / monitoring system rotor antenna ( 12 ) integrated computing intelligence. The computing intelligence can be realized by way of example by a microprocessor. The computing intelligence uses as a feedback system, the integrated voltage meter rotor antenna ( 34 ) and varies the adjustment parameters until the tachometer rotor antenna ( 34 ) indicates a maximum voltage. Such elements are described in the patent application 102012 00381.1. The automatically obtained setting parameters can be adjusted via the setting / monitoring system using the control panel ( 9 ), but can also be overridden manually externally by remote control. This is interesting if the automatic adjustment process does not produce the desired result or a slight detuning of the automatic adjustment is desired. Of course, also the adjustment parameters determined by the automatic adjustment process, the output values of the supply voltage meter ( 48 ), of the tension meter rotor antenna ( 34 ) of the Reflectometer Stator ( 24 ), Reflection meter ( 16 ) and power meter ( 15 ) are also read out. With these parameters, it is also possible to determine exactly the adjustment reserves, the quality of the adjustment and thus the health of the rotor antenna ( 29 ) or the overall health status of the rotor antenna subsystem ( 29 ), Stator antenna ( 3 ) and the receiver unit ( 2 ) be determined. However, the setting range is limited. After successful installation of the system, it is crucial whether the setting range is already nearly exhausted and how much residual balance potential still exists. Because for the operating case, there is usually a need for correction.
Ist die Versorgungspannung für die Rotorelektronik (28) zu gering und der Abgleich der Statorantenne (3) korrekt, dann muss der Rotorantennenabgleich korrigiert werden. Sollte die HF-Spannung an Rotorantenne (29), welche mittels dem Spannungsmesser in der Rotorantenne (34) ermittelt wird, in Ordnung sein und die Versorgungsspannung für die Rotorelektronik dennoch zu gering sein, dann liegt ein Fehler in der Verkabelung zwischen Rotorelektronik (28) und Rotorantenne (29) vor.Is the supply voltage for the rotor electronics ( 28 ) and the balancing of the stator antenna ( 3 ) correct, then the rotor antenna adjustment must be corrected. Should the RF voltage be applied to the rotor antenna ( 29 ), which by means of the voltmeter in the rotor antenna ( 34 ) is correct, and the supply voltage for the rotor electronics is still too low, then there is a fault in the wiring between rotor electronics ( 28 ) and rotor antenna ( 29 ) in front.
Ein weiterer wichtiger Einstellparameter ist die Versorgungsleistung, welche vom HF-Generator (17) abgegeben wird. Die tatsächlich erzielte Leistung wird vom Leistungsmesser (15) erfasst. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die reflektierte Leistung, welche mit dem Reflexionsmesser (16) erfasst wird. Reflektierte Leistung entsteht dann, wenn Leistung von der Statorantenne (3) wegen Fehlabgleich oder gar Defekt reflektiert wird. Sollte die reflektierte Leistung gleich erzeugter Leistung sein, so liegt in jedem Fall ein Mangel am Verbindungskabel Statorantenne (7) oder der Statorantenne (3) vor. Denn nur die Differenz aus dem Ergebnis des Leistungsmessers (15) und des Reflexionsmessers (16) gibt Aufschluss über die tatsächliche verfügbare Leistungsmenge und ob die Leistung von der Statorantenne (3) in Feldenergie umgesetzt wird. Ist die reflektierte Leistung gleich 0, dann sollte die angezeigte Leistung mit der eingestellten Leistung übereinstimmen. Andernfalls liegt ein Mangel im HF-Generator (17) vor. Ist die reflektierte Leistung zu groß, werden Datenstörungen trotz noch ausreichender Versorgung verursacht. Daraus resultiert dass die Statorantenne (3) nachgestimmt werden muss.Another important setting parameter is the supply power supplied by the HF generator ( 17 ) is delivered. The actual performance achieved is determined by the power meter ( 15 ) detected. Another important parameter is the reflected power, which can be measured with the reflection meter ( 16 ) is detected. Reflected power is produced when power from the stator antenna ( 3 ) is reflected because of mismatch or even defect. If the reflected power is equal to the power generated, then there is in any case a shortcoming of the connection cable stator antenna ( 7 ) or the stator antenna ( 3 ) in front. Because only the difference from the result of the power meter ( 15 ) and the reflection meter ( 16 ) provides information about the actual available power quantity and whether the power from the stator antenna ( 3 ) is converted into field energy. If the reflected power equals 0, then the displayed power should match the set power. Otherwise there is a defect in the HF generator ( 17 ) in front. If the reflected power is too large, data disturbances are caused despite still sufficient supply. As a result, the stator antenna ( 3 ) must be retuned.
Aus der Vielzahl der Monitorpunkte im Sensortelemetrie System (0) können sehr aufschlussreiche Fehleranalysen und dem zusätzlichen ferngesteuerten Einstellparameter eine Vielzahl von Korrekturmaßnahmen abgeleitet werden.From the multitude of monitor points in the sensor telemetry system ( 0 ) can be derived very insightful error analyzes and the additional remote control parameters a variety of corrective actions.
Damit wird die Betriebssicherheit von Sensortelemetrie Systemen (0) entscheidend verbessert, was gerade bei komplexen Anlagen (Turbomaschinen, Motoren, Getrieben) von enormer Bedeutung ist.This ensures the reliability of sensor telemetry systems ( 0 ), which is enormously important especially for complex systems (turbomachinery, engines, transmissions).
Viele dieser Fehler können unter Kenntnis aller Betriebsparameter korrigiert werden. Die erfindungsgemäße Sensortelemetrie mit integriertem Komplettmonitoring und Remotesteuerfunktion erlaubt die Erhöhung der Versorgungsleistungszufuhr oder auch das Abklemmen von fehlerhaften Sensoren (37), welche zur erhöhten Stromaufnahme führen. Neben der Einstellmöglichkeit gehört auch eine detaillierte Rückmeldung hinzu.Many of these errors can be corrected knowing all operating parameters. The sensor telemetry according to the invention with integrated complete monitoring and remote control function allows the increase of the supply power supply or the disconnection of faulty sensors ( 37 ), which lead to increased power consumption. In addition to the adjustment also includes a detailed feedback.
Neben den verfügbaren Einstell- und Monitoringfunktionen für den Fehlerfall sollte nicht vergessen werden, dass auch ein erheblicher Montage- und Inbetriebnahmevorteil entsteht. In der Montagephase kann man sich nur auf das fachgerechte Zusammenschalten der Komponenten beschränken. Die einzelnen Einstell- und Ablgeichschritte können dann anschließend in Ruhe an der Bedienkonsole (9) mittels Mausklick unter ordentlichen Arbeitsbedingungen ausgeführt werden. Auch die Inbetriebnahmedokumentation wird wesentlich erleichtert. Auch die Monitoringoption der Sensordaten mit reduzierter Auflösung ist sehr hilfreich, um die Qualität der Sensordaten zu überwachen. Nullpunktsverschiebung der Sensordaten und Messbereichsüberschreitungen werden sofort erkannt und können korrigiert werden. Diese Fehler führen in der Regel zu unbrauchbaren Sensordaten.In addition to the available setting and monitoring functions for the case of an error, it should not be forgotten that a considerable amount of installation and commissioning benefit is also created. In the assembly phase, you can only confine to the proper interconnection of the components. The individual adjustment and calibration steps can then be performed at rest on the control console ( 9 ) are executed with a mouse click under ordinary working conditions. Commissioning documentation is also made much easier. Also the monitoring option of the sensor data with reduced resolution is very helpful to monitor the quality of the sensor data. Zero offset of the sensor data and overflows are detected immediately and can be corrected. These errors usually lead to unusable sensor data.
Des Weiteren kann mit diesen Hilfsmitteln auch der Kunde selbst, derartig hochkomplexe Systeme ohne Support durch den Hersteller oder Spezialwissen durchführen. Entsprechende Programme an der Bediensole können die Kunden selbst durchführen.Furthermore, with these tools, the customer himself can perform such highly complex systems without support from the manufacturer or specialist knowledge. Corresponding programs on the operating brine can be carried out by the customers themselves.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei der Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dass das Sensortelemetriesystem für die Anwendung zur kontaktlosen Sensordatenübertragung mit Einstell/Monitoringsystemen (11), (12), (13) und (14) für die beteiligten Sensortelermetriekomponenten ausgestattet ist. The object of the invention is, in the arrangement according to the preamble of claim 1, that the sensor telemetry system for the application for contactless sensor data transmission with setting / monitoring systems ( 11 ) 12 ) 13 ) and ( 14 ) is equipped for the involved sensor telemetry components.
Wesentliche Aufgabe ist es mittels dem Einstell/Monitorsystem (11), (13) und (14), eine Komplettüberwachung der Betriebsparameter aller beteiligten Sensortelemetriekomponenten zu erreichen und auch das alle verfügbaren Einstellelemente ferngesteuert bedienbar sind. Damit kann die Übertragungssicherheit der Sensorsignale (37), gerade bei komplexen Anwendungen deutlich verbessert werden. Damit wird ein Health-Monitoring für alle Betriebszustände ermöglicht. Über die fernbedienbaren Einstellelemente (11), (13) und (14) kann das Sensortelemetriesystem optional an die jeweiligen Testobjektbedingungen (1) adaptiert werden. Es ist möglich, betriebskritische Situationen rechtzeitig zu erkennen und durch korrektive Maßnahmen über die fernsteuerbaren Einstellelemente zu entschärfen, ohne das ein Sensorsignalverlust eintritt.The main task is to use the setting / monitor system ( 11 ) 13 ) and ( 14 ), to achieve complete monitoring of the operating parameters of all participating sensor telemetry components and also that all available adjustment elements can be operated remotely. Thus, the transmission reliability of the sensor signals ( 37 ), especially in complex applications can be significantly improved. This enables health monitoring for all operating states. Via the remote-controllable adjustment elements ( 11 ) 13 ) and ( 14 ), the sensor telemetry system can optionally be adapted to the respective test object conditions ( 1 ) are adapted. It is possible to recognize critical situations in a timely manner and to defuse them by corrective measures via the remotely controllable adjustment elements without the loss of a sensor signal.
Dabei sind die Einstell/Monitoring Systeme (11), (12), (13) und (14) wesentlicher Bestandteil. Das Einstell/Monitorsystem (13) kommuniziert über die Datenweiche/Separator (26) mit der Empfängereinheit (2). Die Einstellparameter für alle Einstell/Monitoringsysteme (11), (12) und (13) wird beispielhaft im Zeitmultiplex mit den Telemetriedaten (10) übertragen. Über Adressierungsmethodik greift sich das jeweilige Einstell/Monitoringsystem (11), (12), (13) und (14) die für sich bestimmten Daten heraus. Die Monitoringdaten (13) werden über das Verbindungskabel Statorantenne (7) gemeinsam mit den Telemetriedaten (40) beispielhaft im Basisband übertragen. Die Monitordaten (11) und (12) werden beispielhaft im Zeitmultiplex mit den Telemetriedaten (40) übertragen. Denkbar wäre jedoch auch eine getrennte Frequenz.The setting / monitoring systems ( 11 ) 12 ) 13 ) and ( 14 ) essential part. The adjustment / monitor system ( 13 ) communicates via the data splitter / separator ( 26 ) with the receiver unit ( 2 ). The adjustment parameters for all adjustment / monitoring systems ( 11 ) 12 ) and ( 13 ) is exemplified in time division with the telemetry data ( 10 ) transfer. Using addressing methodology, the respective setting / monitoring system ( 11 ) 12 ) 13 ) and ( 14 ) the specific data out. The monitoring data ( 13 ) are connected via the connecting cable Statorantenne ( 7 ) together with the telemetry data ( 40 ) transmitted as an example in baseband. The monitor data ( 11 ) and ( 12 ) are exemplified in time division with the telemetry data ( 40 ) transfer. However, it would also be conceivable to have a separate frequency.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.
Kontaktlose wartungsfreie Sensortelemetriesysteme zur Sensorsignalerfassung von bewegten bzw. drehenden Wellen mit qualitativ hoher Signalübertragungszuverlässigkeit und Adaptierbarkeit an die unterschiedlichen Einbaubedingungen in Testobjekten sind von großem Interesse.Contactless maintenance-free sensor telemetry systems for sensor signal acquisition of moving or rotating shafts with high-quality signal transmission reliability and adaptability to the different installation conditions in test objects are of great interest.
Wesentliche Merkmale sind die Statorantenne (3) mit integriertem Einstell/Monitoringssystem (11) und Empfängereinheit (2) mit integriertem Einstell/Monitoringsystem (14). Die Empfängereinheit (2) versorgt die Rotorelektronik (28) über die Koppeleinheit (4). Die Versorgung erfolgt üblicherweise mit einem sinusförmigen Signal welches von einen HF-Generator (17) erzeugt wird. Die Leistung des HF-Generators ist üblicherweise fest. Die erzeugte Energiemenge ist somit fest und damit auch die Energiemenge, welche die Rotorelektronik verarbeiten muss. Alle überschüssige Energie muss vernichtet werden. Dies führt zu einer Erhitzung der Rotorelektronik (28) und bei zu hoher Energie sogar zu einer Zerstörung der Rotorelektronik (28). Des Weiteren wird max. Umgebungstemperatur für Rotorelektronik eingeschränkt. Über den im Monitoringsystem (12) integrierten Versorgungsspannungsmesser (48) der Rotorelektronik (28) kann die Versorgungsspannung erfasst werden und mit Hilfe des einstellbaren HF-Generators (17) optimal justiert werden und somit wird eine unnötige Erwärmung vermieden. Anderseits kann bei zu geringer Versorgungsspannung soweit erhöht werden, dass ein betriebssicherer Zustand hergestellt wird. Entscheidend ist die Justierbarkeit der Versorgungsleistung. Die Versorgungsenergie hängt jedoch auch vom Wirkungsgrad der Koppeleinheit (4) ab. Die Koppeleinheit (4) besteht zur Optimierung der Übertragungsdistanz in der Regel aus 2 Resonanzschwingkreisen, welche über das Magnetfeld (46) verkoppelt sind. Je größer der max. Abstand zwischen Rotorantenne (29) und Statorantenne (3) sein kann, desto größer können die mechanischen Sicherheitsabstände zwischen den Elementen gewählt werden. Das garantiert eine hohe Anwenderfreundlichkeit und Betriebssicherheit.Essential features are the stator antenna ( 3 ) with integrated setting / monitoring system ( 11 ) and receiver unit ( 2 ) with integrated adjustment / monitoring system ( 14 ). The receiver unit ( 2 ) supplies the rotor electronics ( 28 ) via the coupling unit ( 4 ). The supply is usually carried out with a sinusoidal signal from an RF generator ( 17 ) is produced. The power of the HF generator is usually fixed. The amount of energy generated is thus fixed and thus also the amount of energy that has to process the rotor electronics. All excess energy must be destroyed. This leads to a heating of the rotor electronics ( 28 ) and, if the energy is too high, even destroy the rotor electronics ( 28 ). Furthermore, max. Ambient temperature for rotor electronics limited. About in the monitoring system ( 12 ) integrated supply voltage meter ( 48 ) of the rotor electronics ( 28 ), the supply voltage can be detected and with the aid of the adjustable RF generator ( 17 ) are optimally adjusted and thus unnecessary heating is avoided. On the other hand, if the supply voltage is too low, it can be increased to such an extent that a reliable state is produced. Decisive is the adjustability of the supply. However, the supply energy also depends on the efficiency of the coupling unit ( 4 ). The coupling unit ( 4 ) is to optimize the transmission distance usually 2 resonant circuits, which via the magnetic field ( 46 ) are coupled. The larger the max. Distance between rotor antenna ( 29 ) and stator antenna ( 3 ), the greater the mechanical safety distances between the elements can be selected. This guarantees a high level of user-friendliness and operational safety.
Üblicherweise sind die rotierenden Testobjektteile in Bezug auf die mechanischen Statorelemente häufig mit großen Toleranzen behaftet. Diese Toleranzen werden aufgrund der Verformung der Teile unter Last mehr ausgeschöpft. Damit ändert sich auch der Abstand Statorantenne (3) und Rotorantenne (29). Da es sich in der Regel um auf Resonanz abgestimmte Schwingkreise handelt, werden diese bei Abstandsänderung verstimmt. Die Folge ist, dass der Übertragungswirkungsgrad stark abnimmt und die ausreichende Versorgung der Rotorelektronik (28) nicht mehr gegeben ist. Leider sind sowohl die Rotorelektronik (28), als auch Koppeleinheit (4) im Testobjekt (1) tief vergraben und damit nur mit großem Aufwand zugänglich. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, dass die Abstimmung von der Koppeleinheit (4) ferngesteuert korrigierbar ist. Dies wird erfindungsgemäß über die Fernsteuerbarkeit der Statorabgleicheinheit (21) und zusätzlich optional über die Rotorabgleicheinheit (27) von der Bedienkonsole (9) über die Telemetriestrecke erreicht.Usually, the rotating test object parts are often subject to large tolerances with respect to the mechanical stator elements. These tolerances are more exhausted due to the deformation of the parts under load. This also changes the distance between the stator antenna ( 3 ) and rotor antenna ( 29 ). Since these are usually tuned resonant circuits, they are detuned when the distance is changed. The consequence is that the transmission efficiency decreases sharply and the sufficient supply of the rotor electronics ( 28 ) is no longer given. Unfortunately, both the rotor electronics ( 28 ), as well as coupling unit ( 4 ) in the test object ( 1 ) deeply buried and thus accessible only with great effort. For this reason, it makes sense that the tuning of the coupling unit ( 4 ) is remotely correctable. This is inventively via the remote controllability of the stator adjustment unit ( 21 ) and additionally optionally via the rotor balancing unit ( 27 ) from the control panel ( 9 ) via the telemetry route.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gegeben.Advantageous developments are given in the dependent claims.
Die Erfindung wird an Hand folgender Figuren beschrieben.The invention will be described with reference to the following figures.
1 zeigt eine typische Anordnung zur kontaktlosen Erfassung von Sensorsignalen an drehenden oder bewegten Wellen. Die Anordnung besteht aus dem/den Sensor(en) (37), und dem Sensortelemetriesystem (0), welches aus der Rotorelektronik (28) der Rotorantenne (29), der Statorantenne (3) und der Empfängereinheit (2). besteht. Die Rotorantenne (29) und die Statorantenne (3) bilden die Koppeleinheit (4). Die Rotorelektronik (28) speist die Sensoren oder die Sensoren (37), verstärken die Sensorsignale, führt die Digitalisierung der verstärkten Sensorsignale mittels Konverter durch und konvertiert in die berührungslos übertragbaren Telemetriedaten (40). Die Telemetriedaten (40) werden auf den HF-Träger moduliert und über die Koppeleinheit (4) zum Empfänger (2) übertragen. Gleichzeitig wird die notwendige Versorgungsenergie für die Rotorelektronik (28) und Sensor oder Sensoren (37) vom Empfänger (2) über die Koppeleinheit zur Rotorelektronik (28) übertragen. 1 shows a typical arrangement for non-contact detection of sensor signals on rotating or moving waves. The arrangement consists of the sensor (s) ( 37 ), and the sensor telemetry system ( 0 ), which from the rotor electronics ( 28 ) of the rotor antenna ( 29 ), the stator antenna ( 3 ) and the receiver unit ( 2 ). consists. The rotor antenna ( 29 ) and the stator antenna ( 3 ) form the coupling unit ( 4 ). The rotor electronics ( 28 ) feeds the sensors or the sensors ( 37 ), amplify the sensor signals, perform the digitization of the amplified sensor signals by means of converters, and convert them into the contactlessly transferrable telemetry data ( 40 ). The telemetry data ( 40 ) are modulated on the HF carrier and via the coupling unit ( 4 ) to the recipient ( 2 ) transfer. At the same time, the necessary supply energy for the rotor electronics ( 28 ) and sensor or sensors ( 37 ) from the recipient ( 2 ) via the coupling unit to the rotor electronics ( 28 ) transfer.
2 zeigt das Sensortelemetriesystem (0) mit den zusätzlichen Ergänzungselementen Einstell/Monitoring System (11), (12), (13) und (14). Die Bedienkonsole (9) dient als Ein/Ausgabeelement für die Einstell/Monitoring Systeme (119, (12), (13) und (14). Die Kommunikation über die Schnittstelle (8). Rotorelektronik (28) Rotorantenne (29) und Statorantenne (3) sind im Testobjekt (1) integriert und damit schwer zugänglich. 2 shows the sensor telemetry system ( 0 ) with the additional supplementary elements Adjustment / Monitoring System ( 11 ) 12 ) 13 ) and ( 14 ). The control panel ( 9 ) serves as an input / output element for the setting / monitoring systems ( 119 , ( 12 ) 13 ) and ( 14 ). Communication via the interface ( 8th ). Rotor electronics ( 28 ) Rotor antenna ( 29 ) and stator antenna ( 3 ) are in the test object ( 1 ) and thus difficult to access.
3 zeigt die Empfängereinheit (2) mit Schnittstelle (8) und der Serviceschnittstelle (45). Die Empfängereinheit (2) besteht aus dem Datenmodulator/demodulator (18), Einstell/Monitoring System (14) dem HF-Generator (17) und dem Einstell/Monitoring System bestehend aus einem Reflexionsmesser (16) und einem Leistungsmesser (15) mit dem die vom HF-Generator (17) abgegebene Leistung erfasst wird und auch einen Detektor für die Monitoringdaten Stator (42). Über den Detektor für die Monitoringdaten Stator (42) werden die Einstell/Monitordaten der Statorantenne (3) zurückgewonnen. Die Daten von Reflexionsmesser (16) und Leistungsmesser (15) und die Einstell/Monitoringdaten Statorantenne (3) und Einstell/Monitordaten von Rotorelektronik (28) und Rotorantenne (29) werden zum Einstell/Monitordatenstrom (43) zusammengefasst und zur Serviceschnittstelle (45) weitergeleitet. Das Einstell/Monitorsystem (14) übergibt die Leistungsparameter (20) an den HF-Generator (17). Die digitalen Telemetriedaten Empfänger (41) werden mit DatenModulator/Demodulator (18) gewonnen. 3 shows the receiver unit ( 2 ) with interface ( 8th ) and the service interface ( 45 ). The receiver unit ( 2 ) consists of the data modulator / demodulator ( 18 ), Setting / monitoring system ( 14 ) the RF generator ( 17 ) and the adjustment / monitoring system consisting of a reflection meter ( 16 ) and a power meter ( 15 ) with which the RF generator ( 17 ) and also a detector for the monitoring data Stator ( 42 ). About the detector for the monitoring data Stator ( 42 ), the setting / monitor data of the stator antenna ( 3 ) recovered. The data of reflection meter ( 16 ) and power meters ( 15 ) and the setting / monitoring data Statorantenne ( 3 ) and setting / monitor data of rotor electronics ( 28 ) and rotor antenna ( 29 ) are added to the setting / monitor data stream ( 43 ) and to the service interface ( 45 ) forwarded. The adjustment / monitor system ( 14 ) passes the performance parameters ( 20 ) to the RF generator ( 17 ). The digital telemetry data receiver ( 41 ) are used with data modulator / demodulator ( 18 ) won.
4 zeigt die Empfängereinheit (2) mit einer Schnittstelle (8). Der Telemetriedatenstrom Empfänger (41) wird mit bidirektionalen Einstell/Monitordaten (43) über den Datenmultiplexer/Demultiplexer (19) zur einer Schnittstelle (8) zusammengefasst. Die digitalen Telemetriedaten Empfänger (41) werden mit DatenModulator/Demodulator (18) gewonnen. 4 shows the receiver unit ( 2 ) with an interface ( 8th ). The telemetry data stream receiver ( 41 ) with bidirectional setting / monitor data ( 43 ) via the data multiplexer / demultiplexer ( 19 ) to an interface ( 8th ) summarized. The digital telemetry data receiver ( 41 ) are used with data modulator / demodulator ( 18 ) won.
5 zeigt die Empfängereinheit (2) mit einem getrennten Datenkabel (22) und einer Datenaufbereitung (23). Die Datenaufbereitung (23) generiert den seriellen Telemetriedatenstrom (41), der über die Schnittstelle (8) zur Bedienkonsole (9) übergeben wird. Die Serviceschnittstelle (45) ist getrennt. Der Datenmultiplexe/Demultplexer (19) die Montoringdaten Rotorelektronik/Rotorantenne (44) und Einstell/Monitordaten (43) für Empfängereinheit (2) und Statorantenne (3) zusammen. Der Servicedatenstrom ist somit völlig getrennt vom Telemetriedatenstrom Empfänger (41). 5 shows the receiver unit ( 2 ) with a separate data cable ( 22 ) and a data preparation ( 23 ). The data preparation ( 23 ) generates the serial telemetry data stream ( 41 ), which via the interface ( 8th ) to the control panel ( 9 ). The service interface ( 45 ) is disconnected. The data multiplexer / demultiplexer ( 19 ) the montoring data rotor electronics / rotor antenna ( 44 ) and setting / monitor data ( 43 ) for receiver unit ( 2 ) and stator antenna ( 3 ) together. The service data stream is thus completely separate from the telemetry data stream receiver ( 41 ).
6 zeigt die Empfängereinheit (2) mit einem getrennten Datenkabel (22) und einer Datenaufbereitung (23). Die Datenaufbereitung (23) generiert den seriellen Telemetriedatenstrom (41). Über den Datenmultiplexer/Demultiplexer (19) werden die Daten Telemetriedatenstrom Empfänger (41), Monitoringdaten Rotorelektronik/Rotorantenne (44) und Einstell/Monitordaten (43) zusammengefasst und über die Schnittstelle (8) zur Bedienkonsole (9) übertragen. 6 shows the receiver unit ( 2 ) with a separate data cable ( 22 ) and a data preparation ( 23 ). The data preparation ( 23 ) generates the serial telemetry data stream ( 41 ). Via the data multiplexer / demultiplexer ( 19 ) the data telemetry data stream receiver ( 41 ), Monitoring data rotor electronics / rotor antenna ( 44 ) and setting / monitor data ( 43 ) and via the interface ( 8th ) to the control panel ( 9 ) transfer.
7 zeigt das Blockschaltbild der Statorantenne (3). Die Statorantenne (3) besteht aus Statorspule (32), der Abgleicheinheit (21), Daten-Weiche/Separator (26) und dem Einstell/Monitoringsystem (13) der Statorantenne (3). Die Abgleicheinheit (21) dient zum optimalen Umsetzen der über die Powerline (21) gelieferten Energie um ein möglichst großes Magnetfeld (46) zu erzeugen. Die Einstellung der Abgleicheinheit (21) erfolgt über das Einstell/Monitoringsystem Statorantenne (13). Über den Reflexionsmesser Stator (24) wird der Wert der reflektierten Leistung ermittelt. Die Daten-Weiche/Separator (26) separiert aus der Powerline (21) die Einstelldaten bzw. fügt die Monitordaten hinzu. 7 shows the block diagram of the stator antenna ( 3 ). The stator antenna ( 3 ) consists of stator coil ( 32 ), the matching unit ( 21 ), Data switch / separator ( 26 ) and the setting / monitoring system ( 13 ) of the stator antenna ( 3 ). The matching unit ( 21 ) is used for optimum conversion of the powerline ( 21 ) supplied by a large magnetic field ( 46 ) to create. The setting of the adjustment unit ( 21 ) via the adjustment / monitoring system Statorantenne ( 13 ). About the reflection meter Stator ( 24 ) the value of the reflected power is determined. The data switch / separator ( 26 ) separated from the Powerline ( 21 ) the adjustment data or adds the monitor data.
8 zeigt das Blockbild der Rotorantenne (29). Sie besteht aus der Rotorabgleicheinheit (27), dem Einstellsystem Rotorantenne (12) und der Datenweiche/Separator Rotorantenne (35). Die induzierte Spannung zur Versorgung der Rotorelektronik wird vom Spannungsmesser Rotorantenne (34) ermittelt. Diese Daten werden dem Einstell/Monitoringsystem Rotorantenne (12) zugeführt und dienen optional zum autonomen Abgleich für max. Spannung Rotorantenne (34) und/oder zur Rückmeldung der Rotorantennenspannung via der Datenweiche/Separator Rotorantenne (35). 8th shows the block diagram of the rotor antenna ( 29 ). It consists of the rotor balancing unit ( 27 ), the adjustment system rotor antenna ( 12 ) and the data splitter / separator rotor antenna ( 35 ). The induced voltage for the supply of the rotor electronics is determined by the voltmeter rotor antenna ( 34 ). These data are used by the tuning / monitoring system Rotor Antenna ( 12 ) and are optionally used for autonomous adjustment for max. Tension rotor antenna ( 34 ) and / or the feedback of the rotor antenna voltage via the data splitter / separator rotor antenna ( 35 ).
9 zeigt das Blockbild der Rotorelektronik (28). Die Rotorelektronik (28) beinhaltet die Datenerfassungseinheit mit Verstärker (21), das Einstell/Monitoring System Rotorelektronik (11) und Datenweiche/Separator Rotorelektronik (26). Über das Kabel Rotorantenne (33) ist die Rotorelektronik (28) mit der Rotorantenne (29) verbunden. Die Datenerfassungseinheit mit Verstärker (21) beinhaltet eine Konditionierung/Steuereinheit (47), welche zur Konditionierung der Verstärker im Verstärkungsfaktor und Offset, sowie Adaption auf dem jeweiligen Sensor dient. Das Einstell/Monitorsystem Rotorelektronik (11) erfasst die Versorgungsspannung mittels Versorgungsspannungsmesser (24) und die Umgebungstemperatur mittels Umgebungstemperaturmesser (25) und die Vibration mittels Vibrationsmesser (49). 9 shows the block diagram of the rotor electronics ( 28 ). The rotor electronics ( 28 ) includes the data acquisition unit with amplifier ( 21 ), the adjustment / monitoring system rotor electronics ( 11 ) and data switch / separator rotor electronics ( 26 ). About the cable Rotor antenna ( 33 ) is the rotor electronics ( 28 ) with the rotor antenna ( 29 ) connected. The data acquisition unit with amplifier ( 21 ) includes a conditioning / control unit ( 47 ), which serves to condition the amplifiers in gain and offset, as well as adaptation to the respective sensor. The adjustment / monitor system rotor electronics ( 11 ) detects the supply voltage by means of supply voltage meter ( 24 ) and the ambient temperature by means of ambient temperature measurement ( 25 ) and the vibration by means of vibration meter ( 49 ).
10 zeigt das Blockbild der Rotorelektronik (28) mit integrierter Rotorantenne (29). Das Einstell/Monitorsystem Rotorelektronik (11) beinhaltet für diesen Fall auch Einstell/Monitorheit für die Rotoranpassschaltung (5). 10 shows the block diagram of the rotor electronics ( 28 ) with integrated rotor antenna ( 29 ). The adjustment / monitor system rotor electronics ( 11 ) contains in this case also setting / monitoring for the rotor matching circuit ( 5 ).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
00
-
SensortelemetriesystemSensor telemetry system
-
11
-
Testobjekttest object
-
22
-
Empfängereinheitreceiver unit
-
33
-
StatorantenneStator
-
44
-
Koppeleinheitcoupling unit
-
55
-
RotoranpassungsschaltungRotor matching circuit
-
66
-
StatoranpassungsschaltungStatoranpassungsschaltung
-
77
-
Kabelverbindung StatorantenneCable connection Statorantenne
-
88th
-
DatenschnittstelleData Interface
-
99
-
Bedienkonsoleoperator
-
1010
-
Telemetriekanaltelemetry channel
-
1111
-
Einstell/Monitoringssystem RotorelektronikAdjustment / Monitoring System Rotor Electronics
-
1212
-
Einstell/Monitoringssystem RotorantenneAdjustment / Monitoring System Rotor Antenna
-
1313
-
Einstell/Monitoringssystem StatorantenneAdjustment / Monitoring System Stator Antenna
-
1414
-
Einstell/Monitoringssystem EmpfängereinheitAdjustment / Monitoring System Receiver unit
-
1515
-
Leistungsmesserpower meter
-
1616
-
Reflexionsmesserreflectometer
-
1717
-
HF-GeneratorRF generator
-
1818
-
DatenModulator/DemodulatorData modulator / demodulator
-
1919
-
Daten Multiplexer/DemultiplexerData multiplexer / demultiplexer
-
2020
-
LeistungeinstellparameterLeistungeinstellparameter
-
2121
-
StatorabgleicheinheitStatorabgleicheinheit
-
2222
-
Datenkabeldata cable
-
2323
-
Datenaufbereitungdata preparation
-
2424
-
Reflexionsmesser StatorReflector stator
-
2525
-
UmgebungstemperaturmesserAmbient temperature gauge
-
2626
-
Datenseparator RotorelektronikData separator rotor electronics
-
2727
-
RotorabgleicheinheitRotor balancing unit
-
2828
-
Rotorelektronikrotor electronics
-
2929
-
Rotorantennerotor antenna
-
3030
-
Rotorrotor
-
3131
-
Rotorspulerotor coil
-
3232
-
Statorspulestator
-
3333
-
Kabel RotorantenneCable rotor antenna
-
3434
-
Spannungsmesser RotorantenneTension meter rotor antenna
-
3535
-
Datenweiche/Separator RotorantenneData switch / separator Rotor antenna
-
3636
-
Datenweiche/Separator RotorelektronikData switch / separator rotor electronics
-
3737
-
Sensorsensor
-
3838
-
VersorgungspannungsmesserSupply voltage meter
-
3939
-
ModultemperaturmesserModule temperature gauge
-
4040
-
Telemetriedatentelemetry data
-
4141
-
Telemetriedatenstrom EmpfängerTelemetry data stream receiver
-
4242
-
Detektor Monitordaten StatorDetector monitor data stator
-
4343
-
Einstell/MonitoringdatenSetting / monitoring data
-
4444
-
Monitoringdaten Rotorektronik/RotorantenneMonitoring data Rotorektronik / Rotorantenne
-
4545
-
ServiceschnittstelleService interface
-
4646
-
Magnetfeldmagnetic field
-
4747
-
Konditionierung/SteuereinheitConditioning / control unit
-
4848
-
VersorgungsspannungsmesserSupply voltage meter
-
4949
-
Vibrationsmesservibration meter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
DE 3922556 [0001] DE 3922556 [0001]
