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Development and testing of a measuring system for recording mechanical loads on industrial batteries
(2019)
In den letzten Jahren hat sich aufgrund der Initiative der Bundesregierung in Bezug auf die Elektromobilität die Anzahl elektrisch betriebener Fahrzeuge erhöht. Dabei werden unter dem Begriff der Elektromobilität im Allgemeinen jedoch nur elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge verstanden.
Neben diesen Anwendungen gibt es aber schon seit längerem elektrisch betriebene Wasserfahrzeuge im Privatbereich, die meist auf Gewässern eingesetzt werden, auf denen für die private Nutzung keine benzinbetriebenen Boote zugelassen sind. Die Reichweite dieser Boote ist in Abhängigkeit der Energiespeicher begrenzt.
Die Fakultät Elektrotechnik der WHZ forscht seit mehreren Jahren an solarbetriebenen Elektrobooten und hat bereits 1998 ein Boot mit einer Solaranlage und einem Elektroantrieb ausgestattet.
Im Rahmen einer Diplomarbeit sind für ein neues Solarboot der elektrische Antriebsstrang sowie eine Solaranlage zu dimensionieren und auszuwählen.
Folgende Teilaufgaben sind dabei zu bearbeiten:
- Auswahl des Speichersystems
- Verschaltung der Speicher
- Intelligente Überwachung des Speichersystems
- Dimensionierung der Solaranlage
- Simulation des Speichersystems
- Auswahl der Komponenten
In dieser Arbeit wird die Simulation eines CET-Labors für Marketingzwecke im Bereich der Gebäudeautomation beschrieben. Die Simulation beinhaltet ein interaktives 3D-Modell, welches die Auswirkungen einer realen HLK-Regelung anzeigt und beeinflusst. Ein wichtiger Bestandteil der Arbeit, neben der Erstellung des Modells und der Programmierung der HLK-Controller, ist die Kopplung dieser mit der Simulation über BACnet/IP. Die Kopplung wird mit der Programmiersprache
Energetische Betrachtung und Vergleich ausgewählter Materialflusskomponenten im Sondermaschinenbau
(2019)
Diese Diplomarbeit befasst sich mit der energetischen Betrachtung einiger ausgewählter Materialflusskomponenten im Sondermaschinenbau. Für die Phase der Projektierung und Planung zukünftiger Montageanlagen sollen Ansätze zur Berechnung und Senkung des Energiebedarfes gefunden werden. Über eine Datengrundlage, durch die exemplarische Messung vorhandener Transfersystem und deren Auswertung, soll ein Verständnis für das energetische Verhalten einiger Förderprozesse erlangt werden. Daraus werden Ansätze für die Planung von Montageanlagen erarbeitet, welche den Energiebedarf schon im Entstehungsprozess betrachten.
Zukünftige Emissionsziele erfordern einen hohen Wirkungsgrad des Antriebes. Dabei sind automatisierte Getriebe erforderlich, deren Schaltverhalten durch die Motorelektronik beeinflusst werden kann. Herkömmliche Automatik- bzw. Doppelkupplungsgetriebe bieten ein hervorragendes Schaltverhalten. Nachteilig bei diesen Getrieben sind der schlechte Wirkungsgrad und das hohe Gewicht. Manuelle Schaltgetriebe erlauben keinen Eingriff durch die Motorelektronik. Die Aufgabe der Diplomarbeit ist, ein Schaltgetriebe mittels elektronischer Steuerung zu automatisieren. Der später geplante Serieneinsatz erfordert einen kostengünstigen Aufbau der Elektronik und der Mechanik. Das Einlegen der Gänge erfolgt über einen Elektromotor, der über ein Schnecken-getriebe die Schaltwalze automatisiert in die Stellung der einzelnen Gänge dreht. Im Zuge der Diplomarbeit wird die Elektronik-Hardware und -Software zur Getriebesteuerung entwickelt. Das Ziel der Diplomarbeit ist es, die Realisierbarkeit für den Serieneinsatz zu überprüfen. Die Vorentwicklung und die ersten Tests erfolgen dabei mit Hilfe eines Mustergetriebes.
Bei positivem Abschluss der Vorentwicklung werden Prüfstandabstimmungen und Fahrzeugtests durchgeführt, wobei diese Entwicklungsschritte nicht mehr Teil der Diplomarbeit sind.
Die Firma Linsinger Maschinenbau GmbH ist eines der führenden Unternehmen im Bereich
der Fräs- und Sägetechnologie und stellt stationäre Fräs-, Sägeanlagen sowie mobile Schienenfräsen her. Im Jahr 1994 wurde die erste mobile Schienenfräsmaschine (SFM) der Firma
Linsinger Maschinenbau GmbH ausgeliefert. Seitdem steigt der Absatzmarkt in diesem Bereich. Die jetzigen SFM werden "diesel - elektrisch" oder "diesel - hydraulisch" angetrieben.
Das heißt, das der Motor mit Diesel versorgt wird und mittels eines Generators wird die
mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt und somit mit elektrische Motoren angetrieben. Jedoch verursachen diese Dieselantriebe eine enorme Verschmutzung der
Umwelt durch den CO2 - Austoß (Feinstaub, Stickoxide). Die Firma Linsinger Maschinenbau
GmbH baut stetig die Marktführerschaft in diesem Bereich aus und soll nicht von den Konkurrenten im Laufe der Zeit überholt werden. Auch Kunden legen mittlerweile einen großen
Wert auf eine umweltverträgliche Maschine. Außerdem ist das Bearbeiten der Tunnel mit
einem Dieselantrieb ein Problem, da die Abwärme und der CO2 - Austoß ohne teure Investitionen, schwierig abzuführen ist. Somit hat sich die Firma Linsinger Maschinenbau GmbH
entschlossen, eine neues Projekt ins Leben zu rufen, in dem die mobile SFM MG11 mit einer alternative Energieversorgung (AE) geplant und hergestellt wird.
EAAT beschäftig sich u.a. mit der Entwicklung von berührungslosen Energieübertragern für rotieren-de Anwendungen.
Eine Anwendung betrifft die Energieversorgung von Piezoaktoren beim ultraschallunterstützten Boh-ren. Dabei werden die Spannsysteme für die Bohrer mit einem Piezoaktor versehen, der den Bohrer zu Schwingungen im Mikrometer-Bereich anregt. Um die Schwingungen gezielt regeln zu können, ist es notwendig, die tatsächliche Schwingweite zu ermitteln und diese Information einem Regler zuzu-führen. Diese Messgröße wird von einem passiven Piezoaufnehmer in der rotierenden Bohrerauf-nahme ermittelt. Diese und weitere Informationen (wie z.B. Temperaturmesswerte) müssen vom rotie-renden Teil nach außen übertragen werden. Dazu ist rotorseitig eine entsprechende Sendeelektronik notwendig. Die notwendige Energieversorgung für diese Elektronik kann über eine Hilfswicklung im Energieübertrager für die Piezospeisung erfolgen.
Es ist eine Energieversorgung für eine rotierende Elektronik zu entwickeln. Diese benötigt eine Gleichspannung im Bereich von ca.15V DC. Zur Verfügung steht aber nur eine Wechselspannung welche abhängig von der Belastung des Bohrers beim Ultraschallunterstützten Bohren im Bereich zwischen 20V und 150V liegen kann und eine Frequenz von ca. 20kHz hat.
Erschwerend kommt hinzu, dass die vorliegende Anwendung für das Mikrotieflochbohren vorgesehen ist. Der Aufbau solcher Bohrspindeln hat zur Folge, dass nur ein sehr begrenzter Bauraum zur Verfügung steht und aufgrund der hohen Drehzahlen sehr hohe Kräfte auf die rotierenden Komponenten einwirken.
Diese Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:
- Recherche zum Stand der Technik
- Erstellung eines Konzeptes zur Umsetzung der Aufgabenstellung
- Umsetzung des Konzeptes in Hard- und Software
- Erprobung der entwickelten Schaltung
- Dokumentation des Programmcodes und der Versuchsergebnisse
Die Diplomarbeit hat zum Ziel auf Grundlage des bei IK Elektronik vorhandenen StromPager-Systems eine Steuerungseinrichtung für öffentliche Beleuchtungsanlagen zu entwickeln. Der Fokus liegt dabei auf dem elektronischen Modul, welches im Anschlusskasten eines Lampenmastes montiert wird. Im Rahmen der Diplomarbeit sind folgende Schwerpunkte zu bearbeiten:
Erarbeitung einer technischen Spezifikation des Moduls (Bauform, Schnittstellen, Umgebungs- und Klimabedingungen usw.), basierend auf Vorgaben von Lampenbetreibern
Mechanisches Konzept für das Gehäuse, inkl. der Anordnung elektronischer Komponenten
Erstellung eines Schaltplanes
Leiterplattenlayout
Aufbau eines Funktionsmodells zu Demonstrationszwecken auf Basis der verwendeten Evaluationsboards
Durch das Voranschreiten der Energiewende und dem damit verbundenen Anstieg der Elektromobilität, wird es immer wichtiger ein innovatives Verfahren zur industriellen Rückgewinnung von Kathoden- und Anodenmaterial aus End-of-life-Lithium-Ionen-Akkus zu finden.
Ziel dieser Arbeit soll es sein, ein modulares System für den Teil der Entladung des Recycling-Prozesses von Hochvoltbatterien aufzubauen.
Hierbei steht die sichere Entladung durch festzulegende Technologien und die Auswahl von Geräte-, Schutz- und Steuerungstechnik im Vordergrund.
Besondere Bedeutung bei der zu entwickelnden Entladetechnologie muss dem Verhalten der Tiefenentladung geschenkt werden. Eine thermische Überlastung ist im Verfahren der Recyclat-Rückgewinnung auszuschließen.
Zudem ist die Nutzung der noch zur Verfügung stehenden Restenergie zur Einspeisung, Teil der technologischen Betrachtung.
Der Text beschäftigt sich mit dem Entwurf und der Entwicklung eines Feldbuskopplers zwischen dem EtherCAT und dem VNX-Feldbus. Dabei werden grundlegende Aspekte beider Standards erläutert und verschiedene Lösungen zur Abbildung des VNX-Protokolls auf Seite des EtherCAT Standards erörtert. Die daraus hervorgegangene Lösung wird detailliert beschrieben und in der Praxis implementiert. Die Implementierung wird umfassend dokumentiert und die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden detailliert beleuchtet. Das Ergebnis der Arbeit ist ein zum EtherCAT Standard konformer Slave, welcher eine Verbindung zwischen VNX-Feldbus und EtherCAT-Feldbus herstellt.
Neben der Lösung für das genannte Problem wird allgemein auf Eigenheiten des EtherCAT Standards und Probleme, welche bei der Entwicklung von EtherCAT Slaves auftreten können und wie diese gelöst werden, eingegangen.
Die Formierung von Lithium-Ionen Batterien ist ein wichtiger Produktionsprozess, der einen Einfluss auf die Lebensdauer und Leistung hat. Während der Formierung bildet sich die SEI-Schicht (Solid Electrolyte Interphase) aus, die die Anode vor dem Elektrolyten schützt. Die Batterie wird mit Gleichstrom in mehreren Zyklen geladen und wieder entladen. Prinzipbedingt entstehen Wechselstromanteile in DC/DC-Wandlern. In einer Forschungsarbeit wird untersucht, ob die SEI-Schicht von diesen Wechselstromanteilen beeinflusst wird. In dieser Arbeit wurde ein Gerät weiterentwickelt, welches einen Formierprozess nachbildet. Die Lade- und Entladeelektronik und das neu designte HMI (Human Machine Interface) wird erklärt und an Beispielen gezeigt.
Aufgrund der hohen Nachfrage für flexible Displays, ist die Flexibilität aktuell die wichtigste Anforderung an elektrische Bauelemente. Bei der Herstellung von flexiblen Displays
spielen Dünnschichttransistoren eine wichtige Rolle. Besonders wichtig hierbei ist auch eine kostengünstige und einfache Herstellung dieser Transistoren. Bei dieser Arbeit sind
beide Aspekte gegeben.
Ziel dieser Arbeit ist es, optimal funktionsfähige Dünnschichttransistoren auf Folie herzustellen. Hierbei werden unterschiedliche Metallisierungen für das Gate und für die
Drain- und Source-Kontakte untersucht. Als Halbleitermaterial werden Zinkoxid- und
Kupferoxid-Nanopartikel verwendet.
Die Arbeit zeigt sowohl Probleme als auch erfolgreiche Methoden zur Herstellung. Sie gibt
einen Ausblick zu Möglichkeiten, den Herstellungsprozess zu verbessern.