Environment-monitoring IoT devices powered by a TEG which converts thermal flux between air and near-surface soil into electrical energy

Energy harvesting has an essential role in the development of reliable devices for environmental wireless sensor networks (EWSN) in the Internet of Things (IoT), without considering the need to replace discharged batteries. Thermoelectric energy is a renewable energy source that can be exploited in order to efficiently charge a battery. The paper presents a simulation of an environment monitoring device powered by a thermoelectric generator (TEG) that harvests energy from the temperature difference between air and soil. The simulation represents a mathematical description of an EWSN, which consists of a sensor model powered by a DC/DC boost converter via a TEG and a load, which simulates data transmission, a control algorithm and data collection. The results section provides a detailed description of the harvested energy parameters and properties and their possibilities for use. The harvested energy allows supplying the load with an average power of 129.04 mu W and maximum power of 752.27 mu W. The first part of the results section examines the process of temperature differences and the daily amount of harvested energy. The second part of the results section provides a comprehensive analysis of various settings for the EWSN device's operational period and sleep consumption. The study investigates the device's number of operational cycles, quantity of energy used, discharge time, failures and overheads.Web of Science2123art. no. 809

Möglichkeiten zur In-Prozess-Bewertung von thermischen Randzonenschädigungen beim Schleifen

In einem Forschungsprojekt wurde die In-Prozess-Messung der Randzoneneigenschaften beim Außenrundschleifen und die Nutzung der Messergebnisse als Ausgangsbasis für eine adaptive Prozessregelung untersucht. Dabei musste festgestellt werden, dass das aktive Barkhausenrauschen beim untersuchten Bauteilspektrum (< 1000 g) für eine Messung im Prozess nicht geeignet ist. Auf Grund von Mikroschwingungen, die durch den rotierenden Schleifkörper angeregt werden, kommt es zu einem hohen Störpegel, in dem die Schleifbrandstellen nicht mit genügend hoher Sicherheit erkannt werden. Das passive Barkhausenrauschen ohne aktive elektromagnetische Anregung des Werkstoffes kann dagegen für eine Schleifbranderkennung während des Schleifens genutzt werden. Gegenüber dem konventionellen Barkhausenrauschen kann mit vereinfachten Sensoren prinzipiell auch mit einem Luftspalt gemessen werden. Eine Messung ohne zu schleifen ist dabei nicht möglich, da hierbei keine mechanische Schwinganregung des Werkstückes erfolgt. Weiterführender Forschungsbedarf besteht in der Untersuchung die physikalischen Grundlagen des passiven Barkhausenrauschens sowie im Nachweis der Messfähigkeit gegenüber dem aktiven Barkhausenrauschen. Im Projekt war es im Rahmen der Versuche möglich, mit modifizierten verschleißarmen Sensoren und einer reduzierten Abtastzeit im Schleifprozess mit dem passiven Barkhausenrauschen Schleifbrand nachzuweisen. Weiterhin konnten die Grundlagen für eine In-Prozess-Regelung mit einer Phasenverschiebung am Beispiel des passiven Barkhausenrauschens als Führungsgröße erarbeitet werden, die Regelung erfolgte durch eine Beeinflussung der Overrides für Vorschub und Werkstückdrehzahl. Mit den Ergebnissen ist es möglich, die Sicherheitsfaktoren in Bezug auf Standzeit (Abrichtzeitpunkt) und Zeitspanvolumen (Einstechgeschwindigkeit zu reduzieren. Weitere Potenziale für den Anwender sind neben einer erhöhten Prozesssicherheit ein signifikant reduzierter Prüfaufwand

Analyzing and optimizing the fluidic tempering of machine tool frames

Thermal stabilization of frame structures by integration of demandoriented fluidic temperature control systems offers considerable potential concerning the minimization of thermo-elastic displacements and energy requirements. Additionally, by using high performance concrete, completely new possibilities for the design-wise integration of channel structures arise during casting. Thus, heat removal can be further improved by means of fluidic circuits adapted locally to the heat sources. The paper describes a developed high performance concrete (HPC) machine tool frame with integrated fluidic fluidic circuits. A special focus is laid on on modeling the structure and developing a siutable control methodology, identifying required parameters and derriving possibilities for optimization

Nicht ohne meine Hardware

Qualitätssicherung - Einzelteile insbesondere für die Automobilbranche müssen hohe Produktionsanforderungen erfüllen. Ein immer größer werdender Automatisierungsgrad verbunden mit intelligenten Maschinen bietet hier die Chancen, den Aufgaben gerecht zu werden. Intelligente Maschinen, das klingt so einfach, der Begriff wird oft und viel verwendet. Doch was bedeuten intelligente Maschinen? Eine Maschine kann immer nur das wissen, was die Programmierer ihr mitgegeben haben – also doch nicht so intelligent? Doch, Maschinen können selbstständig lernen, Muster erkennen und unterschiedliche Daten analysieren. Das Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz hat jetzt eine Anlage entwickelt, die schwarz lackierte Kleinteile für die Automobilbranche auf optische Fehler überprüft. Und das läuft vollautomatisch. Nicht nur, dass die Software bekannte Fehlermuster identifiziert. Nein, die Software lernt, selbstständig Fehler zu erkennen, zu unterscheiden und zu bewerten

Umformverfahren sowie Umformvorrichtung

Umformverfahren, insbesondere zur Umformung elektrisch leitfähiger Werkstücke, bei dem ein Werkstück zumindest abschnittsweise durch elektromagnetische Umformung von einer Ausgangsform in eine Fertigform überführt wird, wobei die elektromagnetische Umformung inkrementell in einer Mehrzahl von Umformschritten vorgenommen wird

Modellbasierte Auslegung des Antriebsstrangs eines NT-PEM-Brennstoffzellen-Demonstratorfahrzeugs

Diese Arbeit setzt sich mit der Gesamtheit des Antriebsstrangs vom Brennstoffzellen-Modul bis zum Rad auseinander. Hierfür wird das Verhalten der Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle als Einzelzelle und zusammengeschalten als Stack mithilfe eines vereinfachten Greybox-Modells in MATLAB/Simulink® beschrieben. Das Modell, welches zudem an ein idealisiertes aber aussagekräftiges Antriebsstrangmodell gekoppelt ist, erlaubt die Auslegung der Antriebskomponenten für konkrete Betriebsszenarien unter Variation der zu- und abgeführten Medien sowie der Zustandsgrößen Temperatur und Druck. Simulierte Drehmomentverläufe im berechneten Motorkennfeld mit effektivem Arbeitspunkt, Zwischenkreisspannungen und auftretende Verluste in den elektrischen Komponenten bieten die Grundlage, um bereits in der Entwicklungsphase das Zusammenwirken der Antriebskomponenten abzuschätzen und den Antriebsstrang für ein Demonstratorfahrzeug auslegen zu können.This work addresses the entirety of the powertrain from the fuel cell module to the wheel. For this purpose, the behaviour of the low-temperature polymer electrolyte fuel cell as a single cell and assembled as a stack is described using a simplified greybox model in MATLAB/Simulink®. The model, which is also coupled to an idealized but conclusive powertrain model, allows the design of the powertrain components by varying the media supplied and discharged as well as the state variables temperature and pressure. Simulated torque progressions in the calculated engine characteristics with the effective operating point, DC link voltages and losses occurring in the electrical components provide the basis for estimating the interaction of the powertrain components in the development phase and for dimensioning the powertrain for a demonstrator vehicle

Modellbasierte Auslegung des Antriebsstrangs eines NT-PEM-Brennstoffzellen-Demonstratorfahrzeugs

Diese Arbeit setzt sich mit der Gesamtheit des Antriebsstrangs vom Brennstoffzellen-Modul bis zum Rad auseinander. Hierfür wird das Verhalten der Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle als Einzelzelle und zusammengeschalten als Stack mithilfe eines vereinfachten Greybox-Modells in MATLAB/Simulink® beschrieben. Das Modell, welches zudem an ein idealisiertes aber aussagekräftiges Antriebsstrangmodell gekoppelt ist, erlaubt die Auslegung der Antriebskomponenten für konkrete Betriebsszenarien unter Variation der zu- und abgeführten Medien sowie der Zustandsgrößen Temperatur und Druck. Simulierte Drehmomentverläufe im berechneten Motorkennfeld mit effektivem Arbeitspunkt, Zwischenkreisspannungen und auftretende Verluste in den elektrischen Komponenten bieten die Grundlage, um bereits in der Entwicklungsphase das Zusammenwirken der Antriebskomponenten abzuschätzen und den Antriebsstrang für ein Demonstratorfahrzeug auslegen zu können.This work addresses the entirety of the powertrain from the fuel cell module to the wheel. For this purpose, the behaviour of the low-temperature polymer electrolyte fuel cell as a single cell and assembled as a stack is described using a simplified greybox model in MATLAB/Simulink®. The model, which is also coupled to an idealized but conclusive powertrain model, allows the design of the powertrain components by varying the media supplied and discharged as well as the state variables temperature and pressure. Simulated torque progressions in the calculated engine characteristics with the effective operating point, DC link voltages and losses occurring in the electrical components provide the basis for estimating the interaction of the powertrain components in the development phase and for dimensioning the powertrain for a demonstrator vehicle

A multi-sensor approach for failure identification during production enabled by parallel data monitoring

Modern production is becoming more complex and diverse, while requirements for reliability, consistency, sustainability and quality are significantly increasing. For automated inspection and control, sensors with ever-higher accuracy are required. Furthermore, data from multiple sensors have to be simultaneously collected and analyzed in order to identify the state of production and possible failures. Thus, the acquisition of relevant information and data from various sensors is a difficult task. A novel framework is proposed for parallelized multi-sensor monitoring which enables an automatic distribution of complex data processing tasks to multi-core computing hardware. The framework allows the subdivision of complex data processing problems into simple parallel entities. This is demonstrated by using a multi-camera system for failure monitoring of sheet metal parts. As a result, benefits could be achieved in terms of minimum detectable failure sizes and inspection speed, enabling 100% inline inspection of produced parts

Formwerkzeug und Umformvorrichtung mit Formwerkzeug sowie Verfahren zum Herstellen und Biegen von Hohlprofilen

The invention relates to a shaping mould for shaping a hollow profile, in particular a pipe, from a longitudinal profile, such as an un-shaped metal plate or sheet, by means of a pressure jacket, wherein the shaping mould has a pressure chamber, which is at least partially defined by the pressure jacket, wherein the stretching and tensioning of the pressure jacket for shaping the hollow profile can be set by setting the internal pressure in the pressure chamber by means of feeding a pressure medium into the pressure chamber and/or removing it from the pressure chamber while taking into account the deformation of the hollow profile, and also relates to forming devices for producing and bending pipes that use such a shaping mould and also to methods for producing and bending hollow profiles by using the shaping mould with the pressure jacket

Modellbasierte Auslegung des Antriebsstrangs eines NT-PEM-Brennstoffzellen-Demonstratorfahrzeugs

Diese Arbeit setzt sich mit der Gesamtheit des Antriebsstrangs vom Brennstoffzellen-Modul bis zum Rad auseinander. Hierfür wird das Verhalten der Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle als Einzelzelle und zusammengeschalten als Stack mithilfe eines vereinfachten Greybox-Modells in MATLAB/Simulink® beschrieben. Das Modell, welches zudem an ein idealisiertes aber aussagekräftiges Antriebsstrangmodell gekoppelt ist, erlaubt die Auslegung der Antriebskomponenten für konkrete Betriebsszenarien unter Variation der zu- und abgeführten Medien sowie der Zustandsgrößen Temperatur und Druck. Simulierte Drehmomentverläufe im berechneten Motorkennfeld mit effektivem Arbeitspunkt, Zwischenkreisspannungen und auftretende Verluste in den elektrischen Komponenten bieten die Grundlage, um bereits in der Entwicklungsphase das Zusammenwirken der Antriebskomponenten abzuschätzen und den Antriebsstrang für ein Demonstratorfahrzeug auslegen zu können.This work addresses the entirety of the powertrain from the fuel cell module to the wheel. For this purpose, the behaviour of the low-temperature polymer electrolyte fuel cell as a single cell and assembled as a stack is described using a simplified greybox model in MATLAB/Simulink®. The model, which is also coupled to an idealized but conclusive powertrain model, allows the design of the powertrain components by varying the media supplied and discharged as well as the state variables temperature and pressure. Simulated torque progressions in the calculated engine characteristics with the effective operating point, DC link voltages and losses occurring in the electrical components provide the basis for estimating the interaction of the powertrain components in the development phase and for dimensioning the powertrain for a demonstrator vehicle