Tagungsband 4. Symposium Elektronik und Systemintegration ESI 2024: Fachbeiträge; ISBN 978-3-9818439-9-6
In diesem Beitrag wird ein cyber-physisches System zur Identifizierung von Materialhandhabungs- und Transportprozessen in einer Lieferkette vorgestellt und anhand einer prototypischen Referenzumsetzung validiert. Durch das Anbringen von Multi-Achsen-Beschleunigungssensoren an logistischen Behältern werden Rohdaten gewonnen und an eine Data-Analytics-Plattform übermittelt. Mit Hilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens kann die Art der jeweiligen Bewegung des Behälters in Echtzeit klassifiziert werden. So lässt sich in einer ersten prototypischen Umsetzung erkennen, ob der Behälter manuell oder mit einem bestimmten Transportmittel bewegt wird. Dies ermöglicht eine Zuordnung des Behälters zu einem dezidierten Prozess in der logistischen Prozesskette. Eine solche Lösung kann durch einen nahezu infrastrukturlosen Ansatz flexibel eingesetzt werden und die Transparenz von unternehmensübergreifenden Lieferketten deutlich verbessern.
In diesem Beitrag wird ein auf GaN basierendes 3-Level Flying-Capacitor Leistungs- modul mit 5-lagen AMB-Substrat vorgestellt. Ein besonderer Fokus liegt auf der niederinduktiven Aufbautechnik der Kommutierungskreise mit einer internen Massefläche. Ein modulares Gesamtsystem mit Stromregelung und aktiver Regelung der fliegenden Kondensatorspannung wurde erfolgreich entwickelt und aufgebaut. Messungen bestätigen Schleifeninduktivitäten im unteren einstelligen Nanohenrybereich. Doppelpulstests an 800 V mit 100 A zeigen ein sauberes Schaltverhalten. Erste Tests auf Gesamtsystemebene im geregelten Buck-Betrieb an einer Zwischenkreisspannung von 800 V mit einem Ausgangsstrom von 10 A wurden erfolgreich durchgeführt.
Bei der Entwicklung neuartiger Elektromaschinenvarianten ist eine umfangreiche Vermessung des Betriebsverhaltens unerlässlich, womit letztlich die gesamte Systemkette, bestehend aus Regelung, Leistungselektronik, Sensorik und der Maschine als Prüfling aufgebaut werden muss, um den Antrieb mit Stromregelung betreiben und unterschiedliche Betriebspunkte anfahren zu können. Der vorliegende Beitrag stellt Entwicklungsergebnisse und Erkenntnisse vor, die bei einer kompletten Eigenentwicklung dieser Systemkette für den Laboreinsatz gewonnen wurden, und erste Messergebnisse für die in diesem Beispiel zu untersuchende Axialflussmaschine. Letztlich konnte auf diese Weise eine optimal abgestimmte Systemkette gefunden werden, die Test und Betrieb solcher Maschinen ohne Einschränkungen ermöglicht.
An der Hochschule Landshut wird eine akustische Methode zur berührungslosen Er-fassung von Oberflächenschwingungen entwickelt. Die ersten Prototypen des Messsystems, das als akustischer Vibrationsmoden-Tracker (AVMT) bezeichnet wird, befinden sich in der Test- und Validierungsphase. Sie sind mit kostengünstigen MEMS-Mikrofonen aufgebaut und weisen eine skalierbare Systemarchitektur auf, die durch eine parallele Signalverarbeitung in mehreren verteilten Mikrocontroller-Kernen charakterisiert ist. Dies ermöglicht die kontinuierliche Bereitstellung der Messdaten für eine Live-Visualisierung an einem Steuerrechner.
Im Beitrag werden zum einen die Grundlagen der vorgeschlagenen Messmethode erklärt und die Hardware der AVMT-Systemprototypen vorgestellt. Zum anderen werden die Ergebnisse der Validierungsmessungen gezeigt, bei denen Schwingungen von flächigen Objekten sowohl mit einem Laser Doppler Vibrometer als auch mit dem AVMT-Prototypen aufgenommen wurden. Die Anwendungsmöglichkeiten, die Vorteile und die Limitierungen der Methode werden anhand des Vergleichs von Messergebnissen dargestellt und diskutiert.
Die Entwicklung eines eingebetteten Sensorsystems zur Messung von Temperatur, Feuchtigkeit, Feinstaub und Kohlenstoffdioxid wird im Hinblick auf das allgemeine Vorgehen vom Prototyp bis zur Prüfung zur Serienfertigung mit verschiedenen Bestückungsvarianten vorgestellt. Neben dem Embedded-System wird die Auswertung der Sensordaten sowie die Anbindung an ein EtherCAT-Netzwerk und die Vorteile eines System-in-Package betrachtet.
Der Einsatz von Kameraanwendungen zur Überwachung von staubigen, rauen und gefährlichen Industrieumgebungen, wie sie beispielsweise in Sandstrahlkabinen, bei Lackierprozessen oder in der Holzverarbeitung auftreten, ist aufgrund der Einwirkung auf die empfindlichen Linsensysteme nach wie vor problembehaftet.
In diesem Beitrag wird, am Beispiel der Dekontamination beim Kernkraftwerksrückbau, die Entwicklung und der Test eines Kamerasystems beschrieben, mit dessen Hilfe eine optische Begutachtung des Sandstrahlprozesses unter schwierigsten Umgebungsbedingungen unterstützt werden kann. Dazu wird die Kamera so mit Druckluft umströmt, dass der Sichtbereich der Kamera von Partikeln freigehalten wird. Hierfür wurde das Kameragehäuse mit Hilfe von strömungstechnischen Simulationen optimiert und an-schließend ein Prototyp additiv gefertigt sowie in einer Sandstrahlkammer getestet.
In the realm of automated driving, the need for highly reliable environmental perception sensors is paramount for ensuring the safe operation of advanced driving assistance systems (ADAS). Moreover, these systems represent a sharply increasing cost factor in modern vehicles. Hence, numerous works focus on investigating and modeling sen-sor performance under varying environmental conditions, considering for example ad-verse weather effects. However, aging effects of sensors, leading to suboptimal system performance, are mostly overlooked by current simulation techniques. This paper introduces a cutting-edge Hardware-in-the-Loop (HiL) test bench designed for the au-tomated, accelerated aging and characterization of Automotive LiDAR sensors. The primary objective of this research is to address the aging effects of LiDAR sensors over the product life cycle, specifically focusing on aspects such as laser beam profile de-terioration, output power reduction and intrinsic parameter drift, which are mostly ne-glected in current sensor models. By that, this proceeding research is intended to path the way, not only towards identifying and modeling respective degradation effects, but also to propose in-field condition monitoring approaches for early fail detection and predictive maintenance.
This work examines the improved efficiency of PV/T modules compared to PV modules. It highlights the advantages of including a cooling system in PV/T modules, including higher energy harvesting from photovoltaic sources and utilization of thermal energy for reduced fossil fuel consumption. The research shows how PV/T modules can improve energy efficiency, promote renewable energy use, and reduce environmental impact. These results contribute to the advancement of sustainable energy technologies and support the transition to a clean and sustainable future.
Es wird der Anlagenschutz von DC-Netzen in Wohngebäuden mittels des „schalterlosen Schutzkonzeptes“ betrachtet. Dieses nutzt die strombegrenzende Fähigkeit moderner Leistungselektronik anstelle von Leistungsschaltern. Die Funktionalität des Schutzkonzeptes wird beispielhaft anhand der indirekten DC-Bus Batterieanbindung in dem vom BMWK geförderten Forschungsprojekt NetFlexum (03EI4054A) demonstriert. Es werden einige Fehlerfälle gezeigt, bei denen sich Herausforderungen bezüglich der selektiven Fehlerklärung durch den Verzicht auf ein Kommunikationssystem zwischen den DC-Zweigen und die strombegrenzende Regelungstechnik der Leistungselektronik ergeben.
„SSPC“ – Solid-State-Power Contactors als halbleiterbasierte DC-Schutztechnologie der Zukunft
(2024)
In zukünftigen DC-Netzen werden Schutztechnologien für Fehlerzustände (z.B. Kurzschluss) ebenso alltäglich sein, wie in heutigen AC-Netzen die bewährten Schaltgeräte, z.B. Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter. Ein möglicher Lösungsansatz hierfür ist, das Konzept auf Basis halbleiterbasierter DC-Netzschutzsysteme, wie der in dieser Arbeit vorgestellte „SSPC – Solid-State-Power Contactor“.