Miniaturisiertes, batterieloses Sensorsystem zur Steckzyklenzählung an Verbindungskomponenten

Abstract:
Um den sicheren Betrieb von Steckverbindern zu gewährleisten, sollten Verbindungskomponenten beim Überschreiten der designspezifischen Anzahl an Steckzyklen ausgetauscht werden. Voraussetzung dafür ist, dass die bereits erfolgten Steckzyklen erfasst und dokumentiert werden können, was bisher noch nicht ausreichend gut möglich ist. Zu diesem Zweck wurde eine energieautarke, batterielose Systemlösung entwickelt, die eine zuverlässige Ermittlung der erfolgten Steckzyklen erlaubt und direkt in einen Steckverbinder integriert oder an diesem nachgerüstet werden kann. Um das Sensorsystem zu versorgen, wird ein Teil der kinetischen Energie des Steckvorgangs mittels eines piezoelektrischen Wandlerelements in elektrische Energie umgewandelt. Die nachgeschaltete Elektronik konditioniert die generierte Spannung des piezoelektrischen Elementes für den Betrieb eines Mikrocontrollers. Dieser zählt bei Aktivierung einen Speicherwert hoch, um die Anzahl der bereits erfolgten Steckvorgänge zu dokumentieren. Darüber hinaus wurde das System hinsichtlich Zuverlässigkeit optimiert, um sicherzustellen, dass doppelte Zählvorgänge aufgrund überschüssiger Energie bei variierenden Steckvorgängen vermieden werden. Das Auslesen des Steckvorganges erfolgt mittels Nahfeldkommunikation (NFC). Dafür wurde auf der Leiterplatte eine Spule integriert, die aus dem elektromagnetischen Induktionsfeld des Lesegerätes ausreichend Energie bereitstellt, um die Anzahl der bereits erfolgten Steckzyklen aus dem Speicher auszulesen und auf ein Lesegerät zu übertragen. Als Lesegerät kann jedes NFC-fähige Smartphone oder Tablet verwendet werden.