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

Gliederung Aufgabenstellung, Anwendung und Aufbau Funktionsstruktur Energie- und Signalübertragung Weitere Entwicklungsplanung

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

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).

Schematischer Aufbau Leuchteinheit Sockel Geometrie: zylinderförmig, Grundfläche Leuchteinheit 20-30 mm2, Gesamte Höhe < 100 mm Leuchteinheit Übertragungsglied Sockel El. Versorgungs- und Steuerleitung

Gliederung Aufgabenstellung, Anwendung und Aufbau Funktionsstruktur Energie- und Signalübertragung Weitere Entwicklungsplanung

Funktionsstruktur Blackbox Störgrößen: - Staub el. Energie + Signal - Feuchtigkeit - Spannungsabfall - EM-Störungen el. Energie + Signal Licht Blackbox Restriktionen: - Schutzkleinspannung - Spritzwassergeschützt - Galvanische Trennung - 2 Zustände

Blackbox el. Energie + Signal E + S trennen el. E+S E + S trennen E + S galv. getrennt übertragen S E S + E verknüpfen und wandeln Licht S Signal dekodieren

Gliederung Aufgabenstellung, Anwendung und Aufbau Funktionsstruktur Energie- und Signalübertragung Weitere Entwicklungsplanung

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

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

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

Arten der Signalform 1. Kurzer Impuls Vorteile: Geringer Schaltungsaufwand Erweiterbarer Code Hoher Informationsgehalt Impulsverformung bei der Übertragung Geringe Störsicherheit Nachteile:

Arten der Signalform 2. Variable Frequenz Vorteile: Erweiterbarer Code Hoher Informationsgehalt Signaltreue bei der Übertragung Hohe Störsicherheit hoher Schaltungsaufwand Nachteile:

Arten der Signalform 3. Spannungsebenen Vorteile: Geringer Schaltungsaufwand Signaltreue bei der Übertragung Hohe Störsicherheit Eingeschränkte Erweiterbarkeit Informationsgehalt nicht ganz so hoch Nachteile:

Weitere Entwicklungsplanung Verbindung zwischen Sockel und Leuchteinheit Entwicklung der elektrischen Schaltung(en) Dimensionierung der Spulen Gehäuseentwurf