Willkommen an der Technischen Hochschule Nürnberg
Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

Mittwoch, 05. April 2017

Elektronische Sensoren optisch angebunden

Foto: Jakob Fischer

Die Sensorik, das Messen und Kontrollieren von Systemen durch Sensoren, ist in der Industrie wichtig für die Funktion fast aller Anlagen und Prozesse. Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Engelbrecht vom Institut Polymer Optical Fiber Application Center der TH Nürnberg erforscht im Projekt „OSALED“, wie ganze Sensornetzwerke mit optischen Verbindungsleitungen einfach und störungsfrei aufgebaut werden können.  Zukünftig sollen hierzu blaue Leuchtdioden (LEDs) verwendet werden, die nicht nur als Lichtsender, sondern auch als Lichtempfänger wirken. Damit ist eine weitere Optimierung und Kostensenkung solcher industrieller Sensornetze möglich. Das Forschungsprojekt wird von der STAEDTLER-Stiftung mit 40.000 Euro gefördert.

Nürnberg, 05. April 2017. Die Messung von verschiedenen physikalischen und chemischen Größen, wie die Temperatur oder der Druck, wird mit preiswerten elektronischen Sensoren durchgeführt. Üblicherweise sind diese Sensoren über elektrische Leitungen mit einer zentralen Basis zur Anlagen- und Prozess-Steuerung verbunden. Bei großen Spannungsunterschieden zwischen den Anlagenteilen oder in der Nähe von starken elektromagnetischen Feldern können diese elektrischen Verbindungen jedoch nicht verwendet werden. Bei einer Anwendung würde es zu Kurzschlüssen oder falschen Messwerten kommen. Beispiele sind Hochspannungsanlagen und Leistungselektronik-Baugruppen für die Energieversorgung oder für die Motorsteuerung in Fahrzeugen.

Eine Lösung bietet das Forschungsprojekt OSALED der TH Nürnberg: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Prof. Dr. Rainer Engelbrecht und seines Kollegen Prof. Dr. Olaf Ziemann vom Institut Polymer Optical Fiber Application Center (POF-AC) erforschen im Projekt „OSALED“, wie eine Vielzahl von Sensoren mit optischen Lichtwellenleitern potenzialgetrennt und störungsfrei mit einer Basis verbunden werden können. Sowohl die Energieversorgung der Sensoren als auch die Datenübertragung zur Basis erfolgt durch Licht. Bislang sind dafür unter anderem vier separate Komponenten an der Basis und dem Sensor erforderlich: Eine Energiequelle (die Leuchtdiode), ein Photonic Power Converter (PPC), eine Daten-LED und eine Photodiode. Die Verbindung eines Sensors mit der Basis erfordert zusätzlich entweder zwei Lichtwellenleiter oder aufwendige Verzweigungsoptiken.

Am Institut POF-AC der TH Nürnberg wurde in der Vergangenheit bereits ein Konzept entwickelt, das an der Basis und am Sensor mit jeweils nur einer roten LED auskommt, die sowohl als Lichtsender als auch als Lichtempfänger eingesetzt wird. Damit kann ein Sensor mit nur einem Lichtwellenleiter, z.B. einer optischen Polymerfaser (POF), mit der Basis verbunden werden.
„Mit neuen blauen LED soll jetzt eine Verbesserung der Reichweite über Polymerfasern und der Energieeffizienz erzielt werden“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Rainer Engelbrecht vom POF-AC, „vor allem aber soll die Zahl der benötigten Bauteile verringert werden, um eine preiswerte Massenfertigung und industrielle Anwendung zu ermöglichen“. Blaue LEDs sind aufgrund ihres großen Wirkungsgrades in der Lichterzeugung derzeit die mit Abstand effizientesten Lichtquellen.
Im Projekt müssen jedoch die bislang weitgehend unbeachteten Wandler- und Hochfrequenz-Eigenschaften kommerziell erhältlicher blauer LED erforscht werden, die üblicherweise für diese Anwendung noch nicht getestet sind. Ziel der Forschungsarbeiten ist die Entwicklung kostengünstiger und anwendungsfreundlicher optisch angebundener Sensornetze für industrielle Anwendungen, z.B. zur Überwachung von Hochspannungsanlagen oder im Umfeld leistungsstarker elektrischer Motoren.

Das Institut POF-AC wurde 2001 als Projekt der High-Tech-Offensive Bayern gegründet. Im Forschungsfokus stehen alle Arten von Anwendungen optischer Fasern. Seit seiner Gründung erforscht das Institut Anwendungen von optischen Polymerfasern sowohl im Informationstechnik- als auch im Lichttechnik- und im Sensorik-Bereich, in Kooperation mit den Herstellern von optischen Fasern und LEDs.

Hinweis für Redaktionen:
Kontakt: Hochschulkommunikation der TH Nürnberg, Tel. 0911/5880-4101, E-Mail: presse@th-nuernberg.de

Erstellt von KOM/jb am Mittwoch, 05. April 2017
 
 
Pressemitteilung als PDF downloaden:
22_OSALED_TH_Nürnberg.pdf236 K
 
Info-Point

Ihre vielseitige Anlaufstelle im Gebäude KA.

Studienberatungsportal

Hier erhalten Sie Unterstützung und Hilfe bei Fragen zum Studienstart und zu Ihrem Studium.

Neue Artikel mit dem TH Nürnberg-Logo