NAGY PONTOSSÁGÚ DŐLÉSÉRZÉKELŐ SZENZOR – MAGYAR INNOVÁCIÓ ELADÓ

nt

Elsősorban vevőt keresünk az innovációra, de résztulajdonosként is bevásárolhatja magát cég vagy magánszemély, aki látja benne a jó üzleti lehetőséget.

Milyen stádiumban van?

Számos különböző elrendezésű prototípus készült és készül jelenleg is, hogy a felhasználási területeknek megfelelő igényekhez tudjuk őket igazítani. Eddig két prototípusfajtát értékesítettünk tesztelési célokra.

Eddig elért eredmények, az innováció várható társadalmi hasznossága

A szenzor felhasználási lehetőségei között szerepelhet épületek megsüllyedésének hosszútávú és nagy pontosságú IoT monitorozása, olajfúrófejek pozíciójának pontos mérése, vagy használható például geodéziai mérőállomások pontosságának növelésére is.

 Referenciák, díjak, médiamegjelenések

  • A projekt a HackadayPrize2016 nemzetközi hardverfejlesztői és innovációs versenyen világszerte több mint 1.000 pályázóból IV. helyezést ért el.
  • A projektben részt vevő középiskolás diák a 26. Ifjúsági Tudományos és Innovációs Tehetségkutató Versenyen első helyezést ért el.
  • A projektet bemutattuk az MTVA Tudós Társaság 2016. decemberi műsorában.

 A továbblépéshez szükséges

Segítséget nyújtana számunkra olyan befektető bekapcsolódása, aki a további fejlesztéshez szükséges eszközparkot és a jövőben akár vevőköri hátteret tudna biztosítani, amellyel további felhasználás orientált szenzortípusokat tudunk fejleszteni.

innovation

Az innováció rövid leírása

Az FCDT (Ferrofluid Core Differential Transformer) egy új típusú, nagy pontosságú dőlésérzékelő szenzor, amely lényegében egy ferrofluidum maggal ellátott differenciál transzformátor. A magban található mágneses folyadékot tekercsek veszik körül, amelyek között a mágneses folyadék mint induktív csatoló működik. Amikor megdöntjük a szenzort, a ferrofluidum elmozdul, és ezt a tekercsek segítségével mérjük.

A ferrofluidumok olyan mágneses tulajdonságokkal rendelkező víz- vagy olajbázisú kolloid keverékek, amelyek nanoméretű ferromágneses részecskéket tartalmaznak. Kutatásunk célja egy teljesen új mérési eljárás kifejlesztése volt, aminek keretében egy ferrofluidummal működő, nagy pontosságú dőlés- és gyorsulásérzékelő szenzort építettünk és teszteltünk.

innovd1

A szenzor működésében egy LVDT (Linear Variable Differential Transformer) hosszmenti elmozdulást érzékelő szenzorhoz hasonlít, amely egy elmozduló vasmagból és három tekercsből áll. A három tekercs egymás mellett helyezkedik el, középen a primer, kétoldalt pedig a kettő egymással ellentétes irányban tekercselt szekunder. A primer tekercset váltófeszültséggel gerjesztik, így a vasmag pozíciójától függően különböző feszültségek indukálódnak a szekunder tekercsekben, amely feszültségek különbsége adja a szenzor kimeneti jelét.

Az általunk kifejlesztett megoldásban a vasmagot egy ferrofluidummal részben megtöltött cellával helyettesítettük. Az így kapott eszköz egy ferrofluidum maggal ellátott differenciál transzformátor (FCDT). A ferrofluidum a cella vízszintes helyzetében egyenlő arányban oszlik el a tekercsek által körbeölelt három térrészben.

Amikor azonban valamely irányba megdöntjük vagy gyorsítjuk a cellát a tekercsek tengelyének irányában, kihasználhatjuk, hogy a vasmaggal ellentétben a ferrofluidum folyadék. A megdöntéskor/gyorsításkor a három térrészben különböző mennyiségű ferrofluidum található. Az eredmény az LVDT vasmagjának elmozdításához hasonlatos, a két szekunder tekercsben indukálódó feszültség megváltozik, ezáltal mérhetővé válik a cella dőlésszöge vagy gyorsulása is.

innovd2

Az érzékelési tartomány és a szenzor érzékenysége a tekercsek és a ferrofluidum cella méretarányaitól függ, így az igényeknek megfelelően tervezhetők. A tesztek során készítettünk lineáris és toroidális elrendezésű verziókat, és kipróbáltunk számos csévetest anyagot, valamint ferrofluidum típust is. Készítettünk analóg és digitális kimeneti jelű prototípusokat is.

Az egy egyenes mentén tekercselt verzió tízezred fokos felbontással rendelkezett, ami más méretarányok alkalmazásával tovább javítható. A toroidálisan tekercselt, önmagába záródó cellával rendelkező verzió kiváló linearitással és virtuálisan végtelen mérési tartománnyal bírt, bár a felbontása és érzékenysége elmarad a lineáris változatétól.

A jelenleg a piacon megtalálható MEMS (Mikro-elektromechanikai) dőlésszög szenzorok tipikus felbontása század-, illetve ezredfok körüli, tehát az elkészült szenzor, ha méretben még nem is, de pontosságban már felül tudja múlni a piaci eszközök jelentős részét.

Az általunk épített szenzorok nem tartalmaznak mozgó alkatrészeket, megfelelően alacsony viszkozitású ferrofluidumot alkalmazva pedig a szenzorok reakcióideje is megfelelő.

innovd3

Lehetséges felhasználási lehetőségei között szerepelhet épületek megsüllyedésének hosszútávú és nagy pontosságú IoT (Internet of Things) monitorozása. Ekkor az épület alapjának különböző pontjain elhelyezett IoT-képes FCDT-ék segítségével vizsgálhatjuk az épület dőlését. Ezek használatával valós időben követhetjük az épület alapjának állapotát az interneten keresztül.

A szenzor nagy érzékenységének okán helyettesítheti a geodéziai mérőállomásokban található dőlésszögmérőket, ezzel is növelve azok pontosságát. Emellett bármely olyan felhasználási területen alkalmazható, ahol nem a gyorsan lejátszódó folyamatok vizsgálata, hanem a nagy pontosságú, statikus dőlésszögmérés játszik fontos szerepet.

További részletes információ az IMN-től kérhető. Bármilyen kérdés esetén forduljanak hozzánk bizalommal.

cb506-zzzzzeng

The FCDT (ferrofluid Core Differential Transformer) is a new type of high-precision tilt sensor, which is essentially a differential transformer with ferrofluid core. This magnetic fluid as the core is surrounded by multiple coils and the fluid acts as an inductive coupler. When the sensor is tilted, the ferrofluid moves and this can be measured by the coils.

Many prototypes of different layouts have been made so far, so they can be adapted to user needs.

Applications of the sensor may include long-term and high-precision IoT monitoring of building subsidence, accurate positioning of oil drilling heads, or may be used, for example, to increase the accuracy of geodetic stations.

  • The project was ranked 4th out of more than 1000 applicants worldwide at the HackadayPrize2016 International Hardware Development and Innovation Competition.
  • The high school student participating in the project took first place in the 26th Youth Science and Innovation Talent Research Competition.
  • The project was featured on the MTVA Scholar Society December 2016 program.

The involvement of an investor who can provide the resources necessary for further development and, in the future, a customer base to develop application-oriented sensor types would help us.

Ferrofluids are water- or oil-based colloid mixtures with magnetic properties that contain nanoscale ferromagnetic particles. The aim of our research was to develop a completely new measurement method, in which we developed and tested a high precision inclination and acceleration sensor with ferrofluid.

The proposed sensor is similar to an LVDT (Linear Variable Differential Transformer) which is used to measure linear displacement and consists of one iron core and three coils. The coils take place next to each other, the primary in the middle, and the two reverse-coiled secondary coils in the edges.

The primary winding is excited by alternating voltage, so depending on the iron core’s position different voltages are being generated in the secondary coils, which voltages’ subtraction gives the output of the sensor.

In our solution, we replaced the iron core with ferrofluid. In this way, we get a Ferrofluid Core Differential Transformer – hereinafter referred to as FCDT. In the horizontal state of the cell the ferrofluid distributes equally in the sections surrounded by the coils.

Nevertheless, when we rotate or accelerate the sensor (in the direction of the coils’ axes), there is a different amount of ferrofluid in the three sections. The result is similar to when the LVDT’s  iron core is being moved, the generated voltages in the secondary coils are changing, so the cell’s acceleration or tilt can be measured.

The detection range and sensitivity depend on the size ratios of the coils and the ferrofluidic core, thus, it can be customized. During the tests, linear and toroidal versions were made and a number of body materials as well as ferrofluid types were tested.

We also made prototypes with analog and digital output signals as well. The linear version had a resolution of ten thousand of a degree, which can be further improved by using other scale ratios. The toroidal FCDT with a toroidal cell had almost perfect linearity and a virtually infinite measuring range, however, the values of resolution and sensitivity are not as good as the attributions of the linear variant.

Typical resolution of MEMS (Micro-Electromechanical) tilt sensors currently on the market is around a hundredth or thousandth degrees, so the finished sensor can surpass most of the market tools in accuracy. The proposed sensors do not contain moving parts, and the reaction time can be reduced using lower viscosity ferrofluids.

Applications of the sensor may include long-term and high-precision IoT (Internet of Things) monitoring of building subsidence. In this application, IoT-capable FCDTs located at different points in the base of the building can be used to examine the tilt of the building.

Using these, we can monitor the status of a building’s foundation through the Internet in real time. Due to the high sensitivity of the sensor, it can replace the tilt sensors in geodetic stations, thereby increasing their accuracy. In addition, it can be used in any application where high accuracy, static tilt measurement is important.

MORE INFORMATION CAN BE FOUND AT INTERCONTACT LTD

dim4

imn23

IMN Business Development  CN – EN – DE – FR – RU – IT – ES – HU

cropped-c682a-ship6

再見 * Goodbye  *  Adiós * Au revoir  * Adeus * Auf Wiedersehen * До свидания * Arrivederci  * さようなら * Güle güle * Selamat tinggal *  नमस्ते  * Totsiens * Αντίο *  معالسلامة  * Tot ziens * Adiaŭ * Kwaheri * Do widzenia * Viszontlátásra *

 Thank you for viewing!

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s