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Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung. Francis Pinto. Jan Langsdorf. Reinhard Werner. Auftraggeber: Dipl.-Ing. Michael Härtl, Firma Siteco Betreuer : Dipl.-Ing. Christian Wohlgemuth. Inhalte. Aufgabenstellung der Firma Siteco

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Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

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Presentation Transcript

  1. Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung Francis Pinto Jan Langsdorf Reinhard Werner Auftraggeber: Dipl.-Ing. Michael Härtl, Firma Siteco Betreuer : Dipl.-Ing. Christian Wohlgemuth Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  2. Inhalte • Aufgabenstellung der Firma Siteco • Vorüberlegungen zum Übertrager • Lösungsansatz für Gehäuse • Schaltzustände • Schaltung • Resümee & Aussicht Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  3. 2. Zustand 1. Zustand Bedieneinheit LAMPE LAMPE Lampe 1 Lampe n Aufgabenstellung • Leuchteinheit mit zwei Schaltzuständen • Galvanisch getrennt von der Versorgungsspannung • Übertragung der Schaltzustände über Versorgungsspannung • Schutz vor Vandalismus und Diebstahl Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  4. Lösungsansatz Übertragung Ansatz: Induktion Spulenparameter: Problem: Herstellung, Magnetische Kopplung Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  5. Strom [A] Spannung [V] Voruntersuchung Übertragung Braun-Spulen mit Ferrit Braun-Spulen ohne Ferrit Eigenproduktion Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  6. Lösung Gehäuse Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  7. Schwelle 2 Spannung [V] Spannungsebenen Schwelle 1 Zeit [min] + Geringer Schaltungsaufwand + Signaltreue bei der Übertragung + Hohe Störsicherheit + Kostengünstig zu realisieren - Leichtes Glimmen der 1. LED Signalauswertung und Schaltzustände Problem:Übertragung des Signals auf der Versorgungsleitung Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  8. Schaltung V+ LED 1 LED 2 Gleichspannung Transistor 1 Transistor 2 GND Einfach an diverse LED-Sorten anzupassen, kostengünstigste Variante Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  9. Resümee & Aussicht • Ziele erreicht • Leuchteinheit mit zwei Schaltzuständen •  Galvanisch getrennt von der Versorgungsspannung •  Übertragung der Schaltzustände über Versorgungsspannung •  Schutz vor Vandalismus und Diebstahl • Vortrag bei Siteco Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  10. ENDE Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  11. Aufgabenstellung Entwicklung einer Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung. Steuerung verschiedener, sichtbarer Zustände der Leuchteinheit über die Versorgungsleitung. Zwei-Komponenten-Bauweise (Leuchtmitteleinheit, Versorgungseinheit) Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  12. Anwendung, Motivation 1. Anwendung im Außenbereich als Orientierungs- oder Notbeleuchtung (z.B. farbliche Anzeige eines versperrten Fluchtweges). 2. Es soll keine Verletzungsgefahr an zugänglichen, stromführenden Anschlüssen entstehen, auch nicht während des Betriebs. 3. Ermöglichen einer wasserdichten und robusten Komponentenbauweise (Schutz vor Korrosion und Erschütterungen). Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  13. Leuchteinheit Sockel El. Versorgungs- und Steuerleitung Übertragungsglied SchematischerAufbau Geometrie: zylinderförmig, Grundfläche Leuchteinheit 20-30 mm2, Gesamte Höhe < 100 mm Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  14. Gliederung • Aufgabenstellung, Anwendung und Aufbau • Funktionsstruktur • Energie- und Signalübertragung • Weitere Entwicklungsplanung Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  15. Störgrößen: - Staub - Feuchtigkeit - Spannungsabfall - EM-Störungen Restriktionen: - Schutzkleinspannung - Spritzwassergeschützt - Galvanische Trennung - 2 Zustände Funktionsstruktur el. Energie + Signal Licht Blackbox Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  16. el. E+S S E S Blackbox el. Energie + Signal E + S trennen E + S galv. getrennt übertragen S + E verknüpfen und wandeln Licht Signal dekodieren Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  17. Gliederung • Aufgabenstellung, Anwendung und Aufbau • Funktionsstruktur • Energie- und Signalübertragung • Weitere Entwicklungsplanung Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  18. Nachteile: • Lampe und Solarzelle notwendig • Lichtleiter über weite Strecken nicht effizient genug • Wirkungsgrad gering • Empfindliche Bauteile • Hohe Kosten Möglichkeiten zur Energieübertragung zwischen Sockel und Leuchteinheit 1. Optisch (Lichtleiter, Solarzellen) Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  19. Vorteile: Hoher Wirkungsgrad (durch Übersetzung) Nachteile: Hoher Platzbedarf Hoher Verschleiß Hohe Kosten Große Geräuschentwicklung Möglichkeiten zur Energieübertragung zwischen Sockel und Leuchteinheit 2. Mechanisch (Motor, Generator) Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  20. Entstehung von Magnetfeldern Nachteile: Vorteile: • Erprobt und ausgereift • Relativ einfache und kostengünstige Herstellung • Keine hohe Belastung der „Bauteile“ (Spulen) • Überlagerung von Signal und elektrischer Energie möglich Möglichkeiten zur Energieübertragung zwischen Sockel und Leuchteinheit 3. Elektrisch (Induktion) Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  21. Vorteile: • Geringer Schaltungsaufwand • Erweiterbarer Code • Hoher Informationsgehalt Nachteile: • Impulsverformung bei der Übertragung • Geringe Störsicherheit Arten der Signalform 1. Kurzer Impuls Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  22. Vorteile: • Erweiterbarer Code • Hoher Informationsgehalt • Signaltreue bei der Übertragung • Hohe Störsicherheit Nachteile: • hoher Schaltungsaufwand Arten der Signalform 2. Variable Frequenz Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

  23. Vorteile: • Geringer Schaltungsaufwand • Signaltreue bei der Übertragung • Hohe Störsicherheit Nachteile: • Eingeschränkte Erweiterbarkeit • Informationsgehalt nicht ganz so hoch Arten der Signalform 3. Spannungsebenen Miniaturisierte Leuchteinheit mit galvanisch getrennter Energieübertragung

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