Piezoelektrischer Kristall überwacht Zustand von Stromleitungen Sensoren gegen Stromausfall - scinexx | Das Wissensmagazin
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Piezoelektrischer Kristall überwacht Zustand von Stromleitungen

Sensoren gegen Stromausfall

Vor wenigen Tagen ließ ein Stromausfall halb Europa in Dunkelheit versinken. Verhindern kann eine jetzt neue entwickelte Sensor-Technologie so etwas zwar auch nicht, wohl aber dazu beitragen, mögliche Probleme in den Stromleitungen früh genug zu erkennen. Die über Funk abfragbaren Sensoren arbeiten ohne Energieversorgung und überwachen Größen wie Temperatur, Druck oder Spannung.

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Die von der österreichischen Firma CTR entwickelten Sensoren übertragen drahtlos Hochfrequenzsignale, arbeiten völlig passiv – ohne eigene Energieversorgung – und sind hochtemperaturtauglich (-55 bis +400 Grad Celsius). Diese Eigenschaften machen sie unter anderem interessant für die Überwachung von Leiterseilen. Deren Temperatur bestimmt unter anderem die zulässige Auslastung der Leitungen. „Bisher wurde diese über Windgeschwindigkeiten und die Umgebungstemperatur geschätzt, für genauere Aussagen braucht man jedoch auch Messungen“, erklärt Alfred Binder, SAW Programmleiter der CTR. „Kabelgebundene Lösungen entfallen hier wegen der hohen Spannung, Infrarot Messungen funktionieren wegen der Seilschwingung meist nicht. Mit der SAW-Technologie lässt sich das lösen."

Und so funktioniert das Ganze: Ein Lesegerät am Strommast funkt den auf der Leitung montierten Sensor an und dieser antwortet mit der Temperaturinformation, die zur Steuerung der Netzauslastung verwendet werden kann. Im Prinzip ist es ein automatisches System zur Belastungsüberwachung von Hochspannungsleitungen. Durch die Nutzung dieser zusätzlichen Informationen kann man abhängig von den vorhandenen Umgebungsbedingungen weniger oder mehr Energie über die überwachten Leitungen transportieren. Erste Installationen laufen bereits.

Der SAW-Sensor besteht aus einem piezoelektrischen Kristall, auf dem metallische Strukturen aufgebracht werden. Das Lesegerät sendet ein elektromagnetisches Signal aus, welches durch einen speziellen Wandler, der sich auf dem SAW-Sensor befindet, in mechanische Schwingungen umgesetzt wird. Daraus entstehen Wellen, die sich auf der Kristalloberfläche ausbreiten, von den Reflektoren teilweise reflektiert und wieder in elektromagnetische Wellen zurückgewandelt werden.

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Über die Reflektorenanordnung wird ein Festcode erkannt, der den Sensor eindeutig identifiziert. Da sich der Kristall temperaturabhängig ausdehnt oder zusammenzieht, führt dies zu einer Laufzeitänderung des empfangenen Signals. Somit ist neben RFID auch eine Temperaturmessung mit einer Auflösung von bis zu 0,01 Grad Celsius möglich. Diese zusätzliche Eigenschaft ist besonders für anspruchsvolle industrielle Einsätze interessant.

(CTR – Carinthian Tech Research, 14.11.2006 – NPO)

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