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Development of rf-powered wireless temperature sensor for bearing health monitoring
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Abstract
A battery-less wireless sensing technology to monitor the cage temperature in bearings was developed. Non-contact measurements are necessary because the bearing cage performs a sliding motion with respect to inner and outer races, and its rotation excludes direct wiring and the use of slip rings. Four wireless sensing circuit prototypes were implemented. Three circuits are based on a Colpitts oscillator, a Voltage Controlled Oscillator (VCO) and a Meissner oscillator, respectively, and a fourth sensor is based on Radio Frequency Identification (RFID) principles. Radio-frequency (RF) signals are used to supply the energy to the sensor electronics, so no direct contacts to the sensor circuits are required. Experimental results on a bearing while it is operating are presented. The techniques developed provide a feasible solution for the measurement of the bearing cage temperature, which can be adapted to monitor the condition of other mechanical components for which wired circuits are difficult to use.
TecnologĂa de mediciĂłn inalĂĄmbrica sin baterĂas para monitorear temperatura dentro de rodamientos fue desarrollada en esta tesis. Medidas sin contacto directo con el transductor son necesarias debido a que el complejo movimiento de las partes del rodamiento impide el uso de instrumentaciĂłn clĂĄsica. Se desarrollaron cuatro prototipos experimentales; tres emplean modulaciĂłn en frecuencia para enviar la informaciĂłn de temperatura usando un oscilador Colpitts, un oscilador controlado por voltaje y un oscilador Meissner, respectivamente. El cuarto emplea el principio de modulaciĂłn de impedancia. La energĂa entregada al circuito sensor para su operaciĂłn fue enviada usando señales de radio frecuencia, asĂ, la potencia y la informaciĂłn son transmitidas en forma inalĂĄmbrica sin necesidad de baterĂas o cableado directo. Resultados experimentales bajo condiciones normales de operaciĂłn del rodamiento son mostrados. Las tĂ©cnicas desarrolladas proveen una soluciĂłn factible para la mediciĂłn de temperatura en rodamientos y pueden ser adaptadas para monitorear la condiciĂłn de otros componentes mecĂĄnicos.
TecnologĂa de mediciĂłn inalĂĄmbrica sin baterĂas para monitorear temperatura dentro de rodamientos fue desarrollada en esta tesis. Medidas sin contacto directo con el transductor son necesarias debido a que el complejo movimiento de las partes del rodamiento impide el uso de instrumentaciĂłn clĂĄsica. Se desarrollaron cuatro prototipos experimentales; tres emplean modulaciĂłn en frecuencia para enviar la informaciĂłn de temperatura usando un oscilador Colpitts, un oscilador controlado por voltaje y un oscilador Meissner, respectivamente. El cuarto emplea el principio de modulaciĂłn de impedancia. La energĂa entregada al circuito sensor para su operaciĂłn fue enviada usando señales de radio frecuencia, asĂ, la potencia y la informaciĂłn son transmitidas en forma inalĂĄmbrica sin necesidad de baterĂas o cableado directo. Resultados experimentales bajo condiciones normales de operaciĂłn del rodamiento son mostrados. Las tĂ©cnicas desarrolladas proveen una soluciĂłn factible para la mediciĂłn de temperatura en rodamientos y pueden ser adaptadas para monitorear la condiciĂłn de otros componentes mecĂĄnicos.
Description
Date
2004
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Keywords
wireless temperature sensor, health monitoring