Hochtemperaturtaugliche RFID Sensorik in der Stahlindustrie

Hochtemperaturtaugliche RFID Sensorik in
der Stahlindustrie
In der Stahlproduktion geht es ohnehin
schon heiß her. Ein hochtemperaturtauglicher RFID-Sensor auf SAW Basis sorgt
dafür, dass unter extremsten Beanspruchungen wertvolle Informationen, wie
Temperatur und Identität, per Funk übermittelt werden können.
Die RFID-Technologie hat sich in der Logistik
und Prozesskontrolle längst etabliert. Doch
was, wenn Objekte – bei extremer Hitze,
Staub, Erschütterungen oder hohen Strahlenbelastungen – überwacht werden sollen?
Siliziumbasierte RFID-Sensoren erreichen
hier bald ihre Grenzen.
Heiße Schlackenkübel werden per Funk lückenlos verfolgt.
bracht auf einem Bratenspieß im Ofen, zur
Abstandskontrolle und Positionierung in
Bergbaumaschinen, in der Weltraumforschung, als Drucksensor im Motor oder in
Mikrowellen-Durchlauföfen.
©OlegFedorenko
Ein RFID-Sensor auf Oberflächenwellenbasis
liefert Informationen auch unter extremsten
Temperaturen.
Wellenreiter
RFID-Sensoren auf Oberflächenwellenbasis
(engl. Surface Acoustic Wafe – SAW) sind da
um einiges robuster. SAW-Sensoren haben
einen piezoelektrischen Kristall, arbeiten
rein passiv, funktionieren bei Hitze, Staub,
Erschütterungen und Strahlen, sind funkabfragbar und messen Temperatur, Druck,
Kraft, Spannung oder können zur Identifikation von Objekten genutzt werden. Während
bei RFID-Sensoren die Temperaturgrenze
schon bei 200 Grad erreicht ist, überstehen
die SAW-Sensoren Einsatztemperaturen von
-55 °C bis +400°C und haben das Potenzial,
diese noch weiter nach oben zu entwickeln.
Denn gemeinsam mit einem Konsortium aus
Wissenschaft und Wirtschaft forscht die CTR
auch daran die Temperaturresistenz auf
600° und gar 1000° Grad zu erhöhen. Die
Tauglichkeit der SAW-Sensoren wurde von
den CTR Experten schon bei einigen
Anwendungen bewiesen: In der Herstellung
von Betonbauteilen, eingehaust in Bohrgestängen bei der Förderung von Erdöl, ange-
Schlackenwirtschaft
In einem Projekt mit MultiServ Inc. und
Hescon bv werden die SAW-Sensoren in der
Transportlogistik von Schlackenkübel eingesetzt. Während der Roheisenherstellung und
bei der Stahlveredelung entsteht neben dem
Flüssigstahl auch Schlacke, die, wenn sie
nicht auf Deponien gebracht, als Sekundärrohstoff überwiegend im Bauwesen als Zusatzstoff für Zement oder zur Herstellung
von Straßenbelag verwendet wird. Für die
Verarbeitung der Schlacke ist die jeweilige
Chargenqualität ausschlaggebend. Die
Überwachung per Funk sorgt für eine automatisierte Dokumentation im Qualitätsmanagement: Die Schlackenkübel werden
direkt nach dem Abstich identifiziert und von
riesigen Kränen auf Transportwaggons gehoben.
Durch die eindeutige Identifizierung kann
man die Charge je nach Qualität unterschiedlicher Weiterverarbeitung zuordnen,
und im umgekehrten Wege feststellen, welcher Stahl welche Schlacke produziert hat.
Neben den hohen Dauereinsatztemperaturen sind hier auch Reichweiten von vier Metern gefragt. Beim Transport spritzen nicht
nur die Funken, auch die Schlackenkübel
selbst, können beim Ausleeren durchaus
einmal aneinandergeraten. Damit der SAWSensor auch diese starken Belastungen
aushält, wurde er in 5mm dickes Blech eingehaust.
ISIS Medien, Copyright © Nomina, München
SAW – Wie funktioniert das?
Analog zu Wellen an der Oberfläche eines
Sees in den man einen Stein wirft, sendet
das SAW Lesegerät ein elektromagnetisches Signal („Stein“) aus, das von der Antenne des Sensors empfangen wird. Ein
spezieller Wandler auf der Oberfläche des
Sensors („See“) setzt diese elektrische
Energie in mechanische Schwingungen um.
Die daraus resultierenden Wellen breiten
sich auf der Oberfläche des piezoelektrischen Kristalls aus und werden durch bestimmte Strukturen auf der Oberfläche reflektiert. Diese Reflektionen ermöglichen die
eindeutige Funk-Identifizierung (RFID) der
Sensoren. Da sich der Kristall temperaturabhängig ausdehnt oder zusammenzieht, führt
dies zu einer Änderung des reflektierten Signals wodurch eine Temperaturbestimmung
möglich wird.
Weitere Informationen:
CTR Carinthian Tech Research
Kompetenzzentrum für Intelligente Sensorik
A-9524 Villach
Europastr. 4/1
Telefon: 0043/4242/5 63 00-0
E-Mail: [email protected]
Internet: www.ctr.at