-
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, einem Steuergerät und einem System nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
-
Stand der Technik
-
In Maschinen und Anlagen kommen mechanische, elektrische und elektromechanische Bauteile zum Einsatz. Diese Bauteile unterliegen abhängig von einer Intensität und einer Dauer einer Nutzung einer gewissen Abnutzung, was zu Fehlfunktionen, Störungen oder gar zum Ausfall des Bauteils führen kann.
-
Aus der
DE 10 2012 015 457 A1 ist eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Verschleißes einer Maschine bekannt, welche ein drehbares Maschinenelement und eine Lagereinrichtung zur Lagerung des Maschinenelements aufweist, wobei die Lagereinrichtung eine Vielzahl von drehbaren Lagerelementen, und eine Schmierungseinrichtung aufweist, welche wenigstens ein Element der Lagereinrichtung mit einem fließfähigen Schmiermittel beaufschlagt.
-
Die
DE 199 45 058 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer der Schaltkontakte in einem elektrischen Schaltgerät und ein elektrisches Schaltgerät mit einer Auswerteeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
-
Aus der US 2006 / 0 167 638 A1 ist eine Echtzeitüberwachung und Analyse von Betriebseigenschaften für eine Maschine bekannt.
-
Die
KR 10 1 519 923 B1 offenbart ein Teilentladungsdetektionssystem für eine Verteilerplatine mit einem Schallemissionssensor.
-
Die US 2017 / 0 108 407 A1 offenbart ein Diagnosesystem für Maschinenkomponenten, umfassend ein Informationsterminal, einen Server, der über ein Kommunikationsleitungsnetzwerk mit dem Informationsterminal verbunden ist, ein Vibrationssensor, der die Vibration eines Diagnoseobjekts misst und einen zusätzlichen Sensor, der eine Eigenschaft des Diagnoseobjekts misst.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz Verfahren zur Abschätzung einer verbleibenden Lebensdauer wenigstens eines elektronischen und/oder mechanischen Bauteils, insbesondere eines Schützes und/oder Ventils, ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens, ein System sowie eine Verwendung vorgestellt.
-
Bei dem Verfahren wird zunächst eine ein Geräuschmuster repräsentierende erste Messgröße durch wenigstens einen Schallwandler erfasst. Das Geräuschmuster kann hierbei ein dem Bauteil inhärentes Geräuschmuster wie beispielsweise ein Knacken, ein Knistern, ein Schlagen, ein Pfeifen oder ähnliches sein, welches das Bauteil bei einer Änderung eines Zustandes emittiert. Unter einer Änderung eines Zustandes kann hierbei z.B. ein Umschalten, ein Öffnen bzw. Schließen verstanden werden. Unter einem Schallwandler können Körperschall und/oder Luftschall wandelnde Sensoren, wie beispielsweise ein Tonabnehmer und/oder ein Mikrofon verstanden werden.
-
In einem nächsten Schritt wird die wenigstens eine Messgröße mit wenigstens einer in einer Speichereinheit hinterlegten, ein erstes Referenzgeräuschmuster repräsentierenden ersten Vergleichsgröße durch eine Recheneinheit verglichen. Das erste Referenzgeräuschmuster kann zweckmäßig das Geräuschmuster sein, welches ein Bauteil emittiert, das 100 % seiner Lebensdauer erreicht hat und daher ersetzt werden sollte. Ein weiteres, zweites Referenzgeräuschmuster kann beispielsweise das Geräuschmuster sein, welches ein Bauteil emittiert, das 50 % seiner Lebensdauer erreicht hat. Ein weiteres, drittes Referenzgeräuschmuster kann beispielsweise das Geräuschmuster sein, welches einem neuen Bauteil inhärent ist. Die Speichereinheit und/oder die Recheneinheit können hierbei zweckmäßig in einer Steuereinheit integriert sein.
-
Nachfolgend wird eine verbleibende Lebensdauer des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils in Abhängigkeit eines Unterschieds zwischen der wenigstens einen ersten Messgröße und der wenigstens einen ersten Vergleichsgröße abgeleitet. Hierbei kann beispielsweise eine erste Differenz zwischen der einen ersten Vergleichsgröße, die das erste Referenzgeräuschmuster repräsentiert, und der wenigstens einen ersten Messgröße gebildet werden. Diese erste Differenz kann mit einer noch zu bildenden oder bereits in der Speichereinheit abgespeicherten, weiteren Differenz zwischen der das erste Referenzgeräuschmuster repräsentierenden ersten Vergleichsgröße und der das dritte Referenzgeräuschmuster repräsentierenden dritten Vergleichsgröße in ein Verhältnis gesetzt werden Hierdurch kann die anteilige, noch verbleibende Lebensdauer des Bauteils abgeschätzt werden.
-
Unter Lebensdauer kann hierbei die tatsächliche Lebensdauer des Bauteils verstanden werden. Darunter kann jedoch auch eine virtuelle Lebensdauer verstanden werden, die eine bestimmte Sicherheitsmarge aufweist, sodass bei Erreichen einer maximalen Lebensdauer beispielsweise noch 5% der tatsächlichen Lebensdauer vorhanden sind.
-
Unter einem elektronischen und/oder mechanischen Bauteil kann neben einem Schütz oder einem Ventil auch ein beispielsweise in einem Schaltschrank, in einer Steuerungseinheit, in einem Antriebsverstärker, in einem Bedienterminal und in einem Leistungsmodul integrierter Lüfter verstanden werden. Das elektronische und/oder mechanische Bauteil kann hierbei unter anderem auf Funktion (Luftstromgeräusche) und/oder Laufruhe (Lagerung) überprüft werden.
-
Dies ist insbesondere bei stark ausgelasteten Maschinen und Anlagen vorteilhaft, da durch Kenntnis der verbleibenden Lebensdauern der elektronischen und/oder mechanischen Bauteile frühzeitig auf einen bevorstehenden Ausfall der Bauteile reagiert werden kann, sodass längere, kostspielige Ausfallzeiten vermieden werden können.
-
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn nach dem Schritt des Ableitens in Abhängigkeit der verbleibenden Lebensdauer ein Ausgabesignal erzeugt wird. Hierbei kann das Ausgabesignal einen optischen und/oder akustischen Signalgeber ansteuern, um eine Umgebung einer das Bauteil enthaltenden Maschine, Anlage und/oder Schaltschrank vor einem bestehenden Ausfall akustisch und/oder optisch zu warnen. Alternativ oder zusätzlich kann das Ausgabesignal einen Umschaltvorgang initiieren, um eine Funktion des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils durch ein redundantes, weiteres Bauteil zu ersetzen. Dieser Umschaltvorgang kann automatisch auf das redundante, weitere Bauteil erfolgen.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Schritt des Erfassens als erste Messgröße ein erstes Frequenzspektrum erfasst wird und im Schritt des Vergleichens das erfasste erste Frequenzspektrum mit einem in der Speichereinheit hinterlegten ersten Referenzspektrum als erste Vergleichsgröße verglichen wird. Da ein Frequenzspektrum ein Geräuschmuster eindeutig abbilden kann, eignet sich ein Frequenzspektrum besonders gut als Messgröße.
-
Alternativ oder zusätzlich kann die erste Messgröße auch eine Fouriertransformierte eines zeitlichen Verlaufs des erfassten Geräuschmusters sein. Durch eine Analyse nach Fourier lassen sich gemessene periodische Funktionen durch Sinus- und Cosinus-Funktionen unterschiedlicher Frequenzen darstellen. Hierdurch wird eine Überführung von Signalen einer Darstellung (Zeitpunkt, Abtastwert) in Signale einer Darstellung (Frequenzanteil, Amplitude und/oder Phase) zum Zwecke einer Auswertung eines technischen Zustands ermöglicht. Nach einer Transformation in einen Frequenzbereich werden alle vorkommenden Frequenzen dargestellt (Frequenzspektrum). Bei einer digitalen Filterung wird das Signal analysiert, die Frequenzanteile herausgefiltert (d.h. entsprechende Fourierkoeffizienten werden auf 0 gesetzt) und anschließend rücktransformiert. Mechanische Bauteile schwingen in verschlissenem Zustand erfahrungsgemäß in anderen, meist höheren Frequenzen.
-
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Schritt des Ableitens der verbleibenden Lebensdauer in Abhängigkeit wenigstens eines ersten Unterschieds zwischen wenigstens einem ersten Frequenzbereich des erfassten ersten Frequenzspektrums und einem ersten Referenzbereich des ersten Referenzspektrums erfolgt. Da sich in einem Geräuschmuster nicht immer das gesamte Frequenzspektrum gleich stark verändert, sondern es einzelne Bereiche mit stärkeren Veränderungen gibt, kann hierdurch vorteilhafterweise Rechenleistung eingespart und das Verfahren effizienter ausgeführt werden.
-
Des Weiteren kann vor oder während des Schritts des Erfassens ein Schritt des Identifizierens des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils aus einer Mehrzahl an elektronischen und/oder mechanischen Bauteilen durch eine Identifikations- bzw. Auswahleinrichtung erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise in einem Schaltschrank mit mehreren baugleichen und/oder ungleichen weiteren Bauteilen jedes der Bauteile identifiziert werden kann, sodass im Falle eines bevorstehenden Ablaufs der Lebensdauer eines der Bauteile in dem Schaltschrank, ein zu dem Bauteil gehöriger Einbauort in dem Schaltschrank bekannt ist. Dies erleichtert beispielsweise im Falle einer manuellen Auswechslung die Arbeit eines Installateurs.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Schritt des Identifizierens das elektronische und/oder mechanische Bauteil automatisch durch Triangulieren identifiziert wird. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, indem innerhalb des Schaltschranks, in welchem sich das Bauteil neben den weiteren Bauteilen befindet, wenigstens zwei Schallwandler an unterschiedlichen räumlichen Positionen angeordnet sind. Durch unterschiedliche Laufzeiten der durch das Bauteil emittierten Geräuschmuster kann der Einbauort sicher bestimmt werden.
-
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass vor oder während des Schritts des Erfassens ein Schritt des Auswählens des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils aus einer Mehrzahl an elektronischen und/oder mechanischen Bauteilen durch die Auswahleinrichtung erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise bei einer manuellen Überprüfung von mehreren baugleichen und/oder ungleichen weiteren Bauteilen in einem Schaltschrank jedes der auf seine verbleibende Lebensdauer zu überprüfenden Bauteile ausgewählt werden kann.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Schritt des Auswählens das elektronische und/oder mechanische Bauteil manuell durch Eingeben oder Einlesen einer Kennung ausgewählt wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass mittels einer mobilen, handgehaltenen Auswahleinrichtung, vorzugsweise mittels eines Smartphones, ein Bild eines Inneren des Schaltschranks und damit ein Bild der sich darin befindlichen Bauteile aufgenommen und auf einem Display des Smartphones angezeigt wird. Durch Berühren des Displays des Smartphones an einer Stelle, an der das zu überprüfende Bauteil angezeigt wird, kann dieses ausgewählt werden. Indem das aufgenommene Bild mit einem abgespeicherten Bild des Inneren des Schaltschranks abgeglichen wird, kann das zu überprüfende Bauteil sicher ausgewählt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das zu überprüfende Bauteil mit einer Kennung, vorzugsweise einem Strichcode, einem QR-Code oder durch maschinenlesbaren und/oder lesbaren Code, versehen sein. Diese Kennung kann durch das Smartphone eingelesen und mit in der Speichereinheit abgespeicherten Kennungen abgeglichen und identifiziert werden. Hierdurch kann das zu überprüfende Bauteil sicher ausgewählt werden.
-
Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für eine Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens sowie für ein System.
-
Die Steuereinheit weist eine Recheneinheit und eine Speichereinheit auf und ist dazu eingerichtet, wenigstens eine ein Geräuschmuster repräsentierende erste Messgröße durch wenigstens einen Schallwandler zu erfassen, die wenigstens eine Messgröße mit wenigstens einer in der Speichereinheit hinterlegten, ein erstes Referenzgeräuschmuster repräsentierenden ersten Vergleichsgröße durch eine Recheneinheit zu vergleichen und eine verbleibende Lebensdauer des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils in Abhängigkeit eines Unterschieds zwischen der wenigstens einen ersten Messgröße und der wenigstens einen ersten Vergleichsgröße abzuleiten. Dies hat den Vorteil, dass durch Kenntnis der verbleibenden Lebensdauern der elektronischen und/oder mechanischen Bauteile frühzeitig auf einen bevorstehenden Ausfall der Bauteile reagiert werden kann, sodass längere und kostspielige Ausfallzeiten vermieden werden können.
-
Ferner hat ein System, insbesondere ein Schaltschrank, mit wenigstens einem elektronischen und/oder mechanischen Bauteil, vorzugsweise einem Schütz und/oder Ventil, mit wenigstens einem Schallwandler sowie mit einem zuvor genannten Steuergerät den Vorteil, dass hierdurch eine Ausfallzeit des Systems reduziert werden kann, da frühzeitig Maßnahmen gegen einen bevorstehenden Ausfall des wenigstens einen elektronischen und/oder mechanischen Bauteils ergriffen werden können.
-
Ferner ist eine Verwendung eines mobilen, handgehaltenen Geräts, insbesondere eines Smartphones, als Schallwandler und/oder als Identifikations- bzw. Auswahleinrichtung in dem zuvor beschriebenen System Gegenstand der Erfindung. In einem Schaltschrank beispielsweise wird ein Hauptschütz zumeist nur beim Maschineneinschalten belastet, es kann folglich im laufenden Betrieb nicht oder nicht intensiv diagnostiziert werden obwohl gerade dessen Fehlfunktion gravierende Folgen verursacht. Dazu ist es vorteilhaft, wenn Anlagen vorab derart konstruiert werden, dass entsprechende Last- und Steuerspannungen funktionell getrennt sind. Das mobile. Handgehaltene Gerät (vorzugsweise das Smartphone) lädt ein Messprogramm und steuert fernwirksam die Prüfkomponenten, also die elektronischen und/oder mechanischen Bauteile, selektiv an und misst den durch diese emittierten Schall (Vibration). Durch Einprägen wiederholter Sprungfunktionen (Ein- Ausschaltimpulse) konstanter oder variabler Zeitdauer können Informationen über eine Bauteilfunktionalität gewonnen und/oder Regenerationseffekte generiert werden. Selten geschaltete Bauteile, insbesondere Ventile, können durch pulsen zeitgleich gemessen und von eingetrocknetem Schmierstoff gelöst werden. Schütze können ihre Kontaktjoche von Abbrand „freiklopfen“, wenn sie keinen Laststrom mit entsprechendem lonisierungsabbrand schalten.
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
-
Figurenliste
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Abschätzung einer verbleibenden Lebensdauer wenigstens eines elektronischen und/oder mechanischen Bauteils;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Abschätzung einer verbleibenden Lebensdauer wenigstens eines elektronischen und/oder mechanischen Bauteils;
- 3 eine schematische Darstellung dreier Frequenzspektren, die als Vergleichsgrößen unterschiedliche Lebensdauern eines elektronischen und/oder mechanischen Bauteils repräsentieren, sowie ein erfasstes Frequenzspektrum; sowie
- 4 eine schematische Darstellung eines Schaltschranks mit mehreren elektronischen und/oder mechanischen Bauteilen und Schallwandlern zur Positionsbestimmung der Bauteile.
-
Ausführungsbeispiel
-
Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, eine Steuereinheit, ein System und eine Verwendung eines mobilen, handgehaltenen Geräts beschrieben, mit welchem/welcher eine verbleibende Lebensdauer wenigstens eines elektronischen und/oder mechanischen Bauteils abgeschätzt werden kann.
-
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Steuereinheit 1 vorgesehen, wie sie in 1 schematisch dargestellt ist. Diese Steuereinheit 1 erfasst eine ein Geräuschmuster repräsentierende erste Messgröße M eines elektronischen und/oder mechanischen Bauteils durch wenigstens einen Schallwandler 4. Der Schallwandler 4 kann hierbei stationär in der Umgebung des Bauteils angeordnet sein. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Schallwandler 4 in Form eines mobilen, handgehaltenen Geräts 5 ausgestaltet und/oder in einem Smartphone 6 integriert ist. Der Schallwandler 4 kann drahtlos oder über eine Kabelverbindung die erste Messgröße M an eine Recheneinheit 2 der Steuereinheit übertragen. Optional kann vorgesehen sein, dass der Schallwandler 4 durch die Steuereinheit 1 und/oder durch das mobile, handgehaltene Geräts 5 und/oder durch das Smartphone 6 derart angesteuert wird, dass eine Erfassung der ersten Messgröße M initiiert wird.
-
Ausgehend von der erfassten Messgröße M führt eine Recheneinheit 2 in der Steuereinheit 1 das nachfolgend beschriebene Verfahren 100 durch und erzeugt in Abhängigkeit der erfassten Messgröße M ein erstes Ausgabesignal S1. Das erste Ausgabesignal S1 steuert beispielsweise einen akustischen Signalgeber 7 und/oder optischen Signalgeber 8 an. Der akustische Signalgeber 7 kann hierbei als Lautsprecher ausgeführt sein. Der optische Signalgeber 8 kann als Leuchtdiode und/oder als Display ausgestaltet sein.
-
Fakultativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit dieses Vergleichs die Steuereinheit 1 ein zweites Ausgabesignal S2 erzeugt, mit welchem beispielsweise ein Aktor 9 angesteuert wird, um eine Funktion des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 auf ein redundantes Bauteil 10a zu übertragen und/oder mit welchem direkt das redundante Bauteil 10a angesteuert wird.
-
Die Steuereinheit 1 bildet zusammen mit dem wenigstens einen Schallwandler 4 und dem elektronischen und/oder mechanischen Bauteil 10 ein System, welches als Schaltschrank 20 ausgestaltet sein kann.
Anhand des Flussdiagramms der 2 wird das Verfahren 100 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Zunächst wird in einem ersten Erfassungsschritt 101 die erste Messgröße M erfasst, die ein Geräuschmuster des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 repräsentiert.
-
Nun werden in einem nachfolgenden ersten Vergleichsschritt 102 die erfasste erste Messgröße M mit einer ein erstes Referenzgeräuschmuster repräsentierenden ersten Vergleichsgröße V1 verglichen. Liegt ein Betrag der ersten Messgröße M unter dem Betrag der ersten Vergleichsgröße V1, so erfolgt wieder der erste Erfassungsschritt 101.
-
Entspricht der Betrag der ersten Messgröße M dem Betrag der ersten Vergleichsgröße oder liegt der Betrag der ersten Messgröße M über dem Betrag der ersten Vergleichsgröße V1, so erfolgt ein erster Ableitungsschritt 103, bei welchem eine verbleibende Lebensdauer des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 abgeleitet bzw. abgeschätzt wird.
-
Hierbei kann beispielsweise eine erste Differenz zwischen dem Betrag der ersten Vergleichsgröße V1, die das erste Referenzgeräuschmuster repräsentiert, und dem Betrag der wenigstens einen ersten Messgröße M gebildet werden. Das erste Referenzgeräuschmuster kann hierbei ein Geräuschmuster des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 sein, welches neu ist und somit noch 100 % seiner verbleibenden Lebensdauer aufweist. Diese erste Differenz kann mit einer noch zu bildenden oder bereits in der Speichereinheit abgespeicherten, weiteren Differenz zwischen der das erste Referenzgeräuschmuster repräsentierenden ersten Vergleichsgröße V1 und einer das dritte Referenzgeräuschmuster repräsentierenden dritten Vergleichsgröße V3 in ein Verhältnis gesetzt werden. Das dritte Referenzgeräuschmuster kann hierbei ein Geräuschmuster des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 sein, welches seine Einsatzdauer erreicht hat und somit im Wesentlichen 0 % seiner verbleibenden Lebensdauer aufweist. Hierdurch kann die anteilige, noch verbleibende Lebensdauer des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 abgeschätzt bzw. abgeleitet werden.
-
Optional kann in einem ersten Ausgabeschritt 104 ein Ausgabesignal S1, S2 erzeugt wird, durch welches ein optischer und/oder akustischer Signalgeber 7, 8 angesteuert werden kann. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Ausgabesignal S1, S2 dann erzeugt wird, wenn eine abgeleitete Lebensdauer einen ersten Schwellenwert unterschreitet.
-
Fakultativ kann zwischen dem ersten Vergleichsschritt 102 und dem Ableitungsschritt 103 ein zweiter Ableitungsschritt 102b erfolgen, wobei die erfasste erste Messgröße M mit einer ein zweites Referenzgeräuschmuster repräsentierenden zweiten Vergleichsgröße V2 verglichen wird. Liegt der Betrag der ersten Messgröße M unter einem Betrag der zweiten Vergleichsgröße V2, so erfolgt der erste Ableitungsschritt 103.
-
Entspricht der Betrag der ersten Messgröße M dem Betrag der zweiten Vergleichsgröße V2 oder liegt der Betrag der ersten Messgröße M über dem Betrag der zweiten Vergleichsgröße V2, so erfolgt ein zweiter Ableitungsschritt 103b, bei welchem eine verbleibende Lebensdauer des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 abgeleitet bzw. abgeschätzt wird.
-
Hierbei kann beispielsweise eine zweite Differenz zwischen dem Betrag der zweiten Vergleichsgröße V2, die das zweite Referenzgeräuschmuster repräsentiert, und dem Betrag der wenigstens einen ersten Messgröße M gebildet werden. Das zweite Referenzgeräuschmuster kann hierbei ein Geräuschmuster des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 sein, welches schon ca. die Hälfte seiner Einsatzzeit in Benutzung ist und somit noch 50 % seiner verbleibenden Lebensdauer aufweist. Diese zweite Differenz kann mit einer noch zu bildenden oder bereits in der Speichereinheit abgespeicherten, weiteren Differenz zwischen der das zweite Referenzgeräuschmuster repräsentierenden zweiten Vergleichsgröße V2 und der das dritte Referenzgeräuschmuster repräsentierenden dritten Vergleichsgröße V3 in ein Verhältnis gesetzt werden. Das dritte Referenzgeräuschmuster kann hierbei ein Geräuschmuster des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 sein, welches seine Einsatzdauer erreicht hat und somit im Wesentlichen 0 % seiner verbleibenden Lebensdauer aufweist. Hierdurch kann die anteilige, noch verbleibende Lebensdauer des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 abgeschätzt bzw. abgeleitet werden.
-
Optional kann in einem zweiten Ausgabeschritt 104b ein Ausgabesignal S1, S2 erzeugt werden, durch welches ein optischer und/oder akustischer Signalgeber 7, 8 angesteuert werden kann. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Ausgabesignal S1, S2 dann erzeugt wird, wenn die abgeleitete Lebensdauer den ersten Schwellenwert unterschreitet.
-
Optional kann zwischen dem ersten Vergleichsschritt 102 und dem Ableitungsschritt 103 ein dritter Ableitungsschritt 102c erfolgen, wobei die erfasste erste Messgröße M mit der das dritte Referenzgeräuschmuster repräsentierenden dritten Vergleichsgröße V3 verglichen wird. Liegt der Betrag der ersten Messgröße M unter dem Betrag der dritten Vergleichsgröße V3, so erfolgt der zweite Ableitungsschritt 103b.
-
Entspricht der Betrag der ersten Messgröße M dem Betrag der dritten Vergleichsgröße V3 oder liegt der Betrag der ersten Messgröße M über dem Betrag der dritten Vergleichsgröße V3, so kann direkt ein dritter Ausgabeschritt 104c erfolgen, bei welchem das Ausgabesignal S1, S2 erzeugt wird, durch welches der optische und/oder akustische Signalgeber 7, 8 angesteuert werden kann.
-
In 3 sind schematische Darstellungen von vier als Vergleichsgrößen dienenden Frequenzspektren V1, V2, V3, M gezeigt. Jedes der Frequenzspektren V1, V2, V3, M repräsentiert ein Geräuschmuster eines elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10. Das erste Frequenzspektrum V1 repräsentiert ein Geräuschmuster eines elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10, welches noch 100% seiner Lebensdauer aufweist. Das zweite Frequenzspektrum V2 repräsentiert ein Geräuschmuster des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10, wenn es noch 50% seiner Lebensdauer aufweist. Das dritte Frequenzspektrum V3 repräsentiert ein Geräuschmuster des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10, wenn es 0% seiner Lebensdauer aufweist und ausgetauscht werden sollte. Das erste erfasste Frequenzspektrum M repräsentiert ein durch einen Schallwandler 4 erfasstes Geräuschmuster des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10. Es ist zu erkennen, dass sich die Frequenzspektren V1, V2, V3, M in einem Frequenzbereich 30 unterscheiden. Durch Bilden einer Differenz in dem Frequenzbereich 30 zwischen dem ersten erfassten Frequenzspektrum M und dem ersten Frequenzspektrum V1 ergibt sich ein Wert von 6 - 2 = 4. Dieser Wert kann nun in ein Verhältnis gesetzt werden zu einer weiteren Differenz in dem Frequenzbereich 30 zwischen dem dritten Frequenzspektrum V3 und dem ersten Frequenzspektrum V1, wobei der Wert der weiteren Differenz 8 - 2 = 6 ergibt. Das Verhältnis 4/6 ergibt eine relative, noch verbleibende Lebensdauer von ca. 33%.
-
Hierbei kann unter verbleibender Lebensdauer die zuvor bereits erläuterte tatsächliche Lebenszeit, die virtuelle Lebenszeit oder eine Entsprechung in noch sicher durchführbaren Schaltvorgängen verstanden werden. Wenn beispielsweise durch Herstellerangaben bekannt ist, dass ein bestimmtes Bauteil für 100000 Schaltzyklen sicher ausgelegt ist verbleiben gemäß dem zuvor abgeleiteten Wert noch ca. 33333 Schaltzyklen. Unter Kenntnis der Schaltzyklen pro Tag, beispielsweise 1000, kann wiederum auf die tatsächliche verbleibende Lebensdauer des Bauteils von ca. 33 Tagen geschlossen werden.
-
In 4 ist eine schematische Darstellung eines Schaltschranks 20 mit mehreren elektronischen und/oder mechanischen Bauteilen 10, mit einer Steuereinheit 1 und mit drei Schallwandlern 4 zur Positionsbestimmung der Bauteile 10 gezeigt. Hierbei sind die mehrere elektronischen und/oder mechanischen Bauteile 10 willkürlich in mehreren Reihen in dem Schaltschrank 20 angeordnet. Die Schallwandler 4 sind mit der Steuereinheit 1 signalübertragungstechnisch verbunden und derart an drei Positionen innerhalb des Schaltschranks 20 angeordnet, dass ein Abstand zwischen den drei Schallwandlern 4 möglichst groß ist. Sobald ein elektronisches und/oder mechanisches Bauteil 10 einen Aktuationsvorgang bzw. Schaltvorgang vollzieht und daher ein Geräusch emittiert, wird das Geräusch abhängig von einem Abstand zwischen dem elektronischen und/oder mechanischen Bauteil 10 und den Schallwandlern 4 von den Schallwandlern 4 in einer unterschiedlichen Signalstärke und/oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst.
-
Hierbei kann über die Unterschiede in der Signalstärke, insbesondere der Unterschiede des Schallpegels, auf eine Position des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 in dem Schaltschrank 20 geschlossen werden.
-
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass über Laufzeitunterschiede auf die Position des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 in dem Schaltschrank 20 geschlossen werden kann.
-
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Schaltschrank 20 mit einem mobilen, handgehaltenen Gerät, beispielsweise mit einem Smartphone 21, fotografiert oder gefilmt wird, bzw. dass mit dem Smartphone 21 ein live-Bild des Schaltschranks 20 aufgenommen wird. Das Smartphone 21 steht hierbei signalverbindungstechnisch mit der Steuereinheit 1 in Verbindung. Durch Auswählen eines bestimmten elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 auf einem Display des Smartphones 21 kann der Steuereinheit mitgeteilt werden, dass dieses bestimmte Bauteil 10 angesteuert werden soll, um das Bauteil 10 zu schalten. Das von diesem Bauteil 10 emittierte Geräusch kann nun von dem Smartphone 21 erfasst werden. Das Smartphone 21 kann das Geräuschmuster nachfolgend an die Steuereinheit 1 weiterleiten, in welcher das Verfahren 100 zur Abschätzung einer verbleibenden Lebensdauer des elektronischen und/oder mechanischen Bauteils 10 durchgeführt wird.
