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Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Solid-Liquid-Interdiffusion-Bonden auf Wafer-Ebene mit der Materialpaarung Gold und Indium. Die dafür benötigten Schichten wurden mittels elektrochemischer Abscheidung auf Siliziumsubstrate aufgebracht und anschließend durch die Oberflächenprofilometrie charakterisiert. Dabei werden im ersten Abschnitt die Grundlagen des Verfahrens erläutert und anschließend geeignete Prozessparameter mit Hilfe einer Literaturrecherche ermittelt. Auf Grundlage der Recherche werden Bondversuche durchgeführt. Zur Charakterisierung der Bondqualität werden die Waferverbunde mit Dicing-, Schertest, Rasterelektronen-mikroskop und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie untersucht und bewertet.
Die Beschichtung einer Antireflexionsschicht stellt bei der Herstellung von Solarzellen einen wichtigen Schritt in der Prozesskette dar. Mehrlagenschichten, die durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung auf dem Siliziumsubstrat aufgebracht werden, können in einem breitbandigen Spektrum die Reflexion verringern. Eine Optimierung dieser Schichten, bezüglich der Antireflexions- und Passivierungswirkung, hat einen wesentlichen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Solarzelle. Die Schichtparameter
Im ersten Abschnitt dieser Masterarbeit werden theoretische Betrachtungen zum Trocknungsverhalten dicker Photoresistschichten durchgeführt. Nach Konditionierung der vorliegenden Messdaten eines innovativen, gravimetrisch gesteuerten Infrarot-Trocknungssystems werden die Kurvenanpassungen der gewonnen Berechnungsgleichungen durchgeführt. Betrachtungen hinsichtlich verschiedener Trocknungstemperaturen ergeben eine eindeutige, exponentielle Temperaturabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten. Zusammenfassend können die gewonnenen analytischen Ansätze zur Beschreibung der diffusionsdominierten Trocknungsphase als geeignet angesehen werden. Im zweiten Abschnitt dieser Masterarbeit wird ein Simulationstool zur analytischen Beschreibung der Eigenfrequenz eines beladenen Cantilevers in der VBA-Programmierumgebung des Softwarepaket MS Excel® entwickelt. Ein Abgleich gemessener und berechneter Eigenfrequenzen zeigen eine äußerst zufriedenstellende Korrelation und damit die Anwendbarkeit des vorgestellten Berechnungstools.
In dieser Arbeit wurden siliziumbasierende Lichtemitter, welche mit Terbium dotiert sind, hinsichtlich ihrer elektrischen und optoelektrischen Eigenschaften untersucht. Dabei wurde die aktive Schicht erstmals mittels ALD-Abscheidung hergestellt. In dieser Versuchsreihe wurde die Terbiumkonzentration variiert und zusätzliche Schichten aus Aluminiumoxid eingebracht, um deren Einfluss auf die Eigenschaften der Lichtemitter zu untersuchen. Die Untersuchten Proben zeigten alle eine intensive Elektrolumineszenz bei 540 nm. Bei zu hoher Tb-Konzentration kommt es durch zusätzlich nicht-strahlenden Übergänge zu einer sinkenden Effizienz. Die bei 2 Wafern zusätzlich eingebrachten Al2O3-Schichten reduzierten den Anteil der nicht-strahlenden Übergänge und führen zu Leistungseffizienzen von bis zu 0.1%. Die zusätzlichen Al2O3-Schichten führen außerdem zu einer geringeren Fluoreszenzlöschung während der Lebensdauer des Lichtemitters. Somit konnte grundsätzlich gezeigt werden, dass sich die ALD-Abscheidung zur Herstellung Si-basierter Lichtemitter eignet.
Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Modellierung und des Reglerentwurfs für den stromgeregelten Betrieb eines Hochsetzstellers. Zur Modellierung gehört die mathematische Beschreibung und die Simulation der Regelstrecke. Aus den ermittelten Übertragungsfunktionen wurden die Streckenparameter extrahiert und für den Reglerentwurf genutzt. Weiterhin wurden die berechneten Reglerkoeffizienten in eine geeignete Hardwareumgebung implementiert, sowie der Nachweis der Funktion erbracht.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Modellbildung und Regelung von elektrischen Antrieben an einem Platinenhandlingsystem. Es werden dabei miteinander verbundene Einzelmodelle für die Servoantriebe, die mechanischen Elemente, die Regelung und die dazugehörige Steuerung erstellt. Weiterhin findet eine Überprüfung der Antriebe auf korrekte Dimensionierung statt. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden für die Optimierung der Fahrzeiten genutzt. Die für die Regelung der Antriebe verwendeten Regler werden nach den Kriterien des symmetrischen Optimums und des Betragsoptimums ausgelegt. Die Arbeit schließt mit der Darstellung von Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck der jeweiligen Achse.
Bordnetze für Schienenfahrzeuge - Systemvergleich und Synthese von anforderungsgerechten Lösungen
(2014)
Für einen anforderungsgerechten Entwurf eines Bordnetzkonzeptes müssen verschiedene Teillösungen betrachtet werden. Dafür ist es wichtig, alle Bestandteile eines Bordnetzes zu kennen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher überwiegend Hennigsdorfer Bordnetzkonzepte der Firma Bombardier Transportation untersucht, um Anforderungen und Realisierungen verschiedener Bordnetze herauszuarbeiten. Diese Daten dienen als Grundlage für einen Bordnetzkonzeptentwurf bzw. einer Einschätzung bestehender Konzepte. Eine objektive Auswahl einer anforderungsgerechten Lösung eines Anwendungsbereiches lässt sich mithilfe eines Vergleichstool realisieren. Das Vergleichstool priorisiert mittels analytischen Hierarchieprozess projektspezifisch alle Anforderungen an das Bordnetz und vergleicht verwendbare Teillösungen miteinander. Der Vergleich wird in der ersten Stufe nach Pugh mit einstufigen Bewertungen von
Im Prüffeld für HV-Batteriesysteme und Batteriezellen werden projektübergreifend für den Partner AUDI HV-Energiespeicher für elektrifizierte Fahrzeuge getestet. In diesem Umfeld soll die Auswertung von Messdaten von Systemprüfständen automatisiert und zudem bestimmte Charakteristiken der Messdaten von der zu erstellenden Software erfasst werden. Weiterhin soll ein Bedienkonzept umgesetzt werden, was dem Anwender ermöglicht unterschiedlichste Datensätze zu importieren. Mit Hilfe von Auswahlfeldern und Eingabemasken soll dem Anwender eine Interaktion möglich sein, in der Daten spezifisch analysiert und diese dann in einem automatisierten Reportgenerator dokumentiert werden können. Diese Funktionalität soll mit der Software Matlab umgesetzt werden. Der erste Teil befasst sich mit dem Format, der Struktur und dem Import der Messdaten. Darauf aufbauend können die Schnittstellen zu der Softwareumgebung definiert werden. Anschließend wird die eigentliche Analysefunktion betrachtet. Es muss ein Filterkonzept erarbeitet werden, welches sich in die Softwareumgebung integrieren lässt. Anforderung an das Filterkonzept ist zum Beispiel die Analyse der Einzelzellspannungen bei einem Innenwiderstandstest. Es müssen Methoden umgesetzt werden, um z.B. Abweichungen vom Sollverhalten zu detektieren. Damit diese Klassifizierung möglich ist, müssen Randbedingungen ermittelt und festgelegt werden. Darauf aufbauend muss eine Anwenderoberfläche aus den vorgehenden Erkenntnissen umgesetzt werden. Die benutzerfreundliche Oberfläche der Software soll dem Anwender ermöglichen, spezifische Messdaten zu analysieren. Um diese Funktionalität zu ermöglichen, muss die Nutzeroberfläche mehrere Reiter und Menüpunkte für die zu analysierenden Testarten aufweisen. Der Anwender soll zudem entscheiden können ob und wie die Daten analysiert werden sollen. Weiterhin soll ermittelt werden, wie eine zeitsparende Erstellung eines automatisiert generierten Analysereports mit grafischer Aufbereitung der testspezifischen Größen in einem für den Anwender praktischen Format (Schnittstellen zu Microsoft Office) umgesetzt werden kann.
Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit bestand darin, die Grundlagen für die Einführung der Brennstoffzellentechnologie in das Unternehmen zu schaffen. Auf diesem Weg kann die BFFT Gesellschaft für Fahrzeugtechnik mbH das bestehende Portfolio im Bereich alternative Antriebe erweitern und neue Aufgabenbereiche schaffen. Das große Interesse an dieser Technologie kommt daher, dass die Brennstoffzelle die Möglichkeit des emissionsfreien Fahrens bei gleichzeitig großer Reichweite bietet. Eine ausführliche Grundlagenforschung half bei der Erstellung eines ersten Überblickes über elektrifizierte Fahrzeuge und der Brennstoffzellentechnologie. Durch die Zunahme der Wasserstoffproduktion aus regenerativen Energiequellen können die Ressourcen an fossilen Brennstoffen geschont werden. Wasserstoff als Energieträger stellt nicht nur eine Alternative zu Batteriespeichersystemen dar, sondern ermöglicht auch die Unabhängigkeit von Öl und Erdgas. Der benötigte Wasserstoff kann an Tankstellen innerhalb weniger Minuten nachgefüllt werden und vermeidet mehrstündige Standzeiten für das Laden der Batterie. Ein weiterer Vorteil liegt in der Reichweite von Brennstoffzellenfahrzeugen, die weit über der eines batteriebetriebenen Fahrzeuges liegt. Somit können in Zukunft die bisher aufgetretenen Probleme gelöst werden. Bei einem angenommenen Tankinhalt von 45000 Liter gasförmigen Wasserstoff kommt ein Brennstoffzellenfahrzeug auf eine Reichweite von 500 bis 600 Kilometern. Im nächsten Schritt erfolgte der Aufbau eines Prüfstandes zu Demonstrations- und Versuchszwecken. Dieser erfüllt neben den geforderten Sicherheitsaspekten auch die Forderung nach Mobilität und Komfort. Verbaute Schnittstellen ermöglichen eine schnelle Anpassung und Erweiterung des Versuchsaufbaus. Auf Grund der Größe des Versuchsraumes können jedoch nur kleine Brennstoffzellen untersucht werden. Für Brennstoffzellen, die in Automobilen zum Einsatz kommen, muss ein größerer Prüfstand aufgebaut werden. Durch die beschriebenen Versuche konnten alle relevanten und benötigten Ergebnisse ermittelt werden. Zur Verifizierung der Messergebnisse wurde ein Simulationsmodell gefordert, dass auf der Basis von Matlab/Simulink arbeitet. Dazu wurde das Programm ADVISOR zur Verfügung gestellt, was sich allerding für die Simulation eines einfachen Brennstoffzellenstacks als ungeeignet erwies. Aus diesem Grund wurde ein eigenes Brennstoffzellenmodell erstellt und die Messergebnisse damit verifiziert. Zwischen den Simulations- und den gemessenen Ergebnissen der untersuchten Brennstoffzelle kam es lediglich zu geringen Abweichungen. Zusätzliche Abhängigkeiten wie Temperatur, Reinheit des Wasserstoffs aber auch die Einbeziehung der Kühlung können diese Differenzen reduzieren. Messungen von weiteren Kenndaten, anstelle von Annahmen, tragen dazu bei, das Brennstoffzellenmodell detaillierter aufbauen zu können, um somit noch genauere Ergebnisse zu erhalten. Für die Gesamtfahrzeugsimulation eignete sich das Programm ADVISOR besser. Auf Grund der einfachen Oberfläche kann eine schnelle Analyse von unterschiedlichen Antriebsarten durchgeführt werden. Jedoch fehlt die Tiefgründigkeit, wodurch dieses nicht für die Fahrzeugsimulation in der Entwicklung empfohlen werden kann. In der Brennstoffzellentechnologie steckt ein großes Entwicklungspotential. Dies erkannten auch die Tankstellen- und Automobilkonzerne. Gemeinsam wird am Aufbau einer Tankstelleninfrastruktur gearbeitet [12]. Mit dem Beginn der Serienproduktion werden die Herstellungskosten weiter sinken, so dass die Brennstoffzelle mit konventionellen Antrieben konkurrieren kann. Den größten Kostenfaktor stellt Platin als Katalysator dar. Forschungen beschäftigen sich jedoch aussichtsreich mit der Suche nach kostengünstigeren Alternativen. Die Speicherung von gasförmigen aber auch flüssigen Wasserstoff benötigt viel Bauraum und erzeugt ein hohes zusätzliches Gewicht. Mit dem Einsatz von neuen Materialien für Wasserstofftanks konnten bereits erste Erfolge bei der Gewichts- und Bauraumreduzierung erzielt werden. Abschließend sei gesagt, dass bei einer Weiterentwicklung der Brennstoffzellentechnologie, diese in Zukunft das Bild auf unseren Straßen prägen wird.
Konzeption und Umsetzung eines Monitoring-Systems für eine wissenschaftliche Photovoltaikanlage
(2014)
Auf dem Campus Scheffelstraße der Westsächsischen Hochschule Zwickau befindet sich eine wissenschaftliche Photovoltaikanlage deren Daten zentral erfasst werden sollen. Dazu ist ein SPS basiertes Monitoringsystem zu planen und umzusetzen. Dieses Monitoringsystem umfasst die Erfassung und Speicherung aller relevanten Daten, sowie die Übertragung in eine zentrale Datenbank. Die Topologie der Photovoltaikanlage ist nicht mehr zeitgemäß und muss im Rahmen der Diplomarbeit überarbeitet werden. Ziel der Diplomarbeit ist es, sowohl für die Photovoltaikanlage als auch für das dazugehörige Monitoringsystem ein Konzept zu entwickeln. Dies beinhaltet im Detail:
Ziel dieser Diplomarbeit ist es, die Möglichkeit zu untersuchen, ein Fahrerassistenzsystem für einen LKW zu implementieren. Die Diplomarbeit findet im Rahmen des von der Siemens AG durchgeführten und vom Bundesministerium für Umwelt geförderten Forschungsprojekt ENUBA2 (Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen zur Umweltentlastung in Ballungsräumen) statt. Entsprechende Details zum Forschungsprojekt sind hier zu finden http://www.mobility.siemens.com/mobility/global/de/fernverkehr/strassenverkehr/elektrifizierter-fernverkehr-ehighway/seiten/elektrifizierter-schwerlastverkehr-ehighway.aspx Dieses Fahrerassistenzsystem soll dem Fahrer des LWKs die Möglichkeit geben ohne eine Interaktion, d.h. ohne eine Bedienung, welche den Fahrer ablenken könnte, einen Überblick über den Zustand des Pantographen und der Verkehrssituation in den toten Winkel des Fahrzeugs zu geben. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Auswahl eines möglichen Systems und der Einblendung des Videobildes bei einer bestimmten Kopfstellung des Fahrers. Die Entwicklung und der Test des Fahrerassistenzsystems soll für einen innerhalb des Projekts vorhandenen LKW stattfinden.
Diese Diplomarbeit beschreibt ein Konzept einer automatisierten Passbildvalidierung nach den Richtlinien der internationalen Luftfahrt-Organisation (engl. International Civial Aviation Organisation (ICAO)). Schwerpunkte dieser Arbeit sind das Finden von Lösungsansätzen zur Prüfung der erforderlichen Qualitätsmerkmale von Passbildern sowie das Extrahieren notwendiger Gesichtsparameter zur Validierung der Kopfhaltung. Des Weiteren werden die extrahierten Merkmale durch die natürlichen Zahlen von 0 bis 10 bewertet, so dass eine Schnittstelle zum nächsten Verarbeitungsschritt geschaffen wird. Zur Ermittlung der Wertebereiche der Parameter werden - auf Basis einer kleinen Menge vorhandener Passbilder - statistische Methoden angewendet, damit können beispielsweise die Hautfarbe, das Verhältnis von Kopfhöhe zur Kopfbreite etc. klassifiziert werden. Darüber hinaus beinhaltet diese Diplomarbeit einen ersten Realisierungsansatz eines ICAO-Checkers programmiert mit Hilfe der Hochsprache MATLAB (R).