Session

Weltweite Lokalisierung und Überwachung von wertvollen Gegenständen spielt in Zukunft eine immer wichtigere Rolle. Geotracking-Systeme müssen dabei über mehrere Monate energieautark sein und wartungsfrei funktionieren. Im Rahmen des Vortrags wird dabei solch ein System vorgestellt, auf Energy Harvesting eingegangen und der Stand der Technik diskutiert. Energieeffizienz steht gegenwärtig immer mehr im Mittelpunkt elektronischer Geräte. Wie weit Geotracking-Systeme energieautark über einen langen Zeitraum sein können, wird der Schwerpunkt des Vortrags sein. Dabei wird auf die Verwendung von ZigBee, RFID und WLAN eingegangen. Mit Hilfe dieser Technologien ist es möglich, auf GSM/GPRS zu verzichten, vorausgesetzt, eine entsprechende Infrastruktur ist vorhanden.

Die kabellose Datenversorgung von Consumer- und Bürogeräten ist heute Stand der Technik, wobei die Geräte meistens über eine konventionelle Energieversorgung verfügen. Funktechnologien werden auch zunehmend als eine der wichtigsten Schlüsseltechnologien der Automation genannt. Werden die kontaktlos kommunizierenden Geräte auch kabellos mit Energie versorgt, eröffnen sich neue Möglichkeiten und Einsatzbereiche. Gegenüber vereinzelten Anwendungen, wie z. B. fahrerlose Transportsysteme oder der elektrischen Zahnbürste, bei denen die Einsatzfähigkeit der kontaktlosen Übertragungstechnik bereits kommerziell belegt wurde, sind eine Vielzahl weiterer Anwendungen denkbar. Durch die Kombination der induktiven Energie- und Datenübertragung entstehen Systeme, die konstruktionsbedingte Luftspalte nahezu störunanfällig, manipulationssicher und umgebungsverträglich überbrücken können. Der Beitrag zeigt Möglichkeiten aber auch Grenzen der induktiven Energie- und im speziellen der induktiven Datenübertragung.

Für Luftspaltübertrager mit geometrisch einfachem Feldverlauf werden angenäherte Beziehungen zwischen den Vorgaben Übertragungsleistung, Frequenz und Spaltweite und den gesuchten Übertragerabmessungen abgeleitet sowie die das Übertragungsverhalten bestimmenden Induktivitäten und die Wicklungswiderstände abgeschätzt.  Aus den Übertragungsgleichungen sind induktivitätsbereinigte Ersatzschaltbider ableitbar, die nur eine Gesamt-streuinduktivität im Strompfad und eine Induktivität im Spannungspfad sowie einen idealen Übertrager enthalten. Bei Kompensation dieser Induktivitäten erhält man einen Resonanzübertrager mit einem Reihen- und einem Parallelschwingkreis und einem durch die Gütewerte der Schwingkreise und dem Kopplungsfaktor bedingten maximal erreichbaren Wirkungsgrad. Durch die Kombination von Resonanzübertragern mit leistungselektronischen Energiewandlern entstehen Energieübertragungssysteme mit Spannungsspeisung und Stromeinprägung für unterschiedliche Anwendungen.