Department of Engineering and Communication

Entwicklung eines erdmagentfeld-kompensierten Nanotesla-Sensors mit IoT Anbindung

Im Projekt soll eine kompakte Messvorrichtung entwickelt werden, die niederfrequente magnetische Feldänderungen (0,1-50 Hz) mithilfe eines Fluxgate-Magnetfeldsensors erfasst und an einen Webserver sendet. Um den Sensor vor Übersteuerung durch das Erdmagnetfeld zu schützen, wird eine mechatronische Vorrichtung mit beweglichen Permanentmagneten für die automatische Nullpunkteinstellung gebaut. Der Aufbau muss erschütterungsfrei sein, um Messfehler zu vermeiden. Die Messdaten werden rauschfrei verstärkt und über einen Raspberry Pi übertragen.

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Entwicklung eines erdmagentfeld-kompensierten Nanotesla-Sensors mit IoT Anbindung

Betreuer: Prof. Ingo Groß

E-Mail: ingo.gross@h-brs.de

Anzahl Plätze: 1-2

 

Kurzbeschreibung und Zusatzinfos

Kurzbeschreibung:

Es soll eine kompakte Messvorrichtung gebaut werden, die in der Lage ist, sehr niederfrequente (0,1-50 Hz) magnetische Feldänderungen (ELF) die im Bruchteil (nT) der Feldstärke des Erdmagnetfeldes (20-40µT) liegen, mit Hilfe eines zur Verfügung stehenden, analogen Fluxgate-Magnetfeldsensors aufzuzeichnen und an einen Webserver zu senden. Da der empfindliche Sensor bereits im Erdmagnetfeld übersteuert wird und eine Kompensation mit Magnetspulen wieder neue Störungen verursacht, soll eine mechatronische Vorrichtung mit bewegbaren Permanentmagneten gebaut werden, mit deren Hilfe nach Platzierung des Sensors zunächst eine automatische Nullpunkteinstellung (Kompensation des Erdmagnetfeldes) stattfindet. Der Aufbau muss weiterhin möglichst erschütterungsfrei sein, da ansonsten niederfrequente, mechanische Schwingungen des Sensors im Erdmagnetfeld ein falsches Messignal erzeugen würden (Mikrofoneffekt). Ggf. muss die Erschütterung mit einem 2. Sensor überwacht werden. Die Messdaten sollen zunächst sehr rauschfrei verstärkt und dann über einen Raspberry-PI mit hochauflösender AD-Karte an einen Webserver gesendet und ggf. dort oder lokal visualisiert werden.

Es bestehen also Arbeitsfelder in:

Mechatronischem Aufbau: Erschütterungsfreiheit, Kompensationsvorrichtung, ggf. HF-Schirmung

Elektronik: Rauschfreie Spannungsversorgung, Einbindung des Sensors, sehr rauscharme Verstärkung, AD-Wandlung, Aufnahme mit Raspberry-PI ADC, ggf. Boardentwicklung / 2. Sensor für Erschütterung

Software: Datenaufnahme, Speichern und Senden an einen (vorhandenen) Datenbankserver (Python)

Ggf. Auswertung und Visualisierung in einem Spektrogramm (Wasserfallspektrum) (Python)

 

Projektphasen

Masterprojekt 1: Grundlagen, ggf. andere Sensorwahl und erster Prototyp

Masterprojekt 2: Prototyp mit Verfeinerung, Board und IoT Anbindung

Masterthesis: Theoretische Betrachtung, Optimierung, Messreihen, Spektrogramm

Kontakt

Gross-Ingo FBEMT 20150701 StA Foto S.Flessing.jpg (DE)

Ingo Groß

Professor for Automation Technology, Subject Advisor Electrical Engineering and Cooperative Studies Electrical Engineering, Presidential Representative for School Contacts

ingo.gross@h-brs.de

Location

Sankt Augustin

Room

B 207

Address

Grantham-Allee 20

53757 Sankt Augustin

Telephone

+49 2241 865 376
Prof. Dr Ingo Groß