Entwicklung und Untersuchung von Sensorsystemen auf Basis von MEMS-Sensoren zur Schwingungsmessung
Status: vergeben
MEMS (Micro Electro-Mechanical System) Beschleunigungssensoren ersetzen in industriellen Anwendungen aufgrund ihrer niedrigeren Kosten, kompakter Größe und hoher Leistungsfähigkeit zunehmend die traditionellen, piezoelektrischen Beschleunigungssensoren. Für zukünftige Entwicklungen von low-cost Sensorsystemen gewinnt somit die Untersuchung der Eigenschaften, Potentiale und Grenzen von MEMS Sensorsystemen an Bedeutung.
Ihre Aufgaben:
Ihre Aufgabe ist die Entwicklung, die Programmierung und der Zusammenbau von Sensorsystemen auf Basis von MEMS-Sensoren für die Schwingungsmessung. Jene sollen aus zukaufbaren E/A-Boards bestehen, auf denen die MEMS-Sensoren und Mikrocontroller bereits aufgebracht sind.
Innerhalb der Arbeit sollen zunächst die Eigenschaften und Grenzen des Einsatzbereiches von MEMS-Sensoren mittels einer Literatur-/ Marktrecherche ermittelt werden. Darauf aufbauend sollen verschiedene Mikrocontroller sowie MEMS-Beschleunigungssensoren miteinander verglichen und die für das Sensorsystem geeigneten ausgewählt werden.
Die Anforderung an das Sensorsystem ist eine genaue Auswertung von Schwingungen in Bezug auf deren Frequenz (Abweichung ± 1%) und Beschleunigungsamplitude (Abweichung ± 10%) in einem Frequenzbereich von mindestens 2 bis 400 Hz. Dabei sollen Beschleunigungen von mindestens ± 15g in 3 Achsen (x, y, z) gemessen werden können.
Die ausgewählten Mikrocontroller und MEMS-Beschleunigungssensoren sollen zu Sensorsystemen verbunden und deren Daten-Ausgabe an einen Messrechner programmiert werden.
In Messreihen sollen die Ergebnisse der Sensorsysteme miteinander und mit einem kalibrierten Laborbeschleunigungssensor verglichen werden. Eventuell auftretende Abweichungen bzw. Fehler sind zu untersuchen und die Programmierung dementsprechend anzupassen.
Inhalt der Arbeit:
- Recherche von Eigenschaften, Potentialen und Grenzen von MEMS-Sensoren/Mikrocontrollern
- Auswahl von Mikrocontrollern bzw. E/A-Boards (Arduino/ Teensy/ ESP32/ STM32 etc.)
- Auswahl von MEMS-Beschleunigungssensoren
- Programmierung der ausgewählten Mikrocontroller bzw. E/A-Boards
- Einrichtung bzw. Programmierung einer Auslesemöglichkeit der Messdaten am Messrechner
- Optimieren der Programmierung
- Testen des Sensorsystems in Messreihen
- Frequenzgang
- Linearitätsbestimmung
- (Dauer-)Zeitversuche (z.B. 24h)
Ihr Profil:
Sie haben Interesse an
- Aufbau eines elektronischen Systems
- Programmierung (Arduino, C#, C++)
- Durchführung und Auswertung von Messungen
und erfüllen die Voraussetzungen
- Grundlegende Kenntnisse der Programmierung
- Grundlegende Kenntnisse der Elektronik
- Grundlegende Kenntnisse der Schwingungstechnik
