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hat die prototypische Realisierung einer energieautarken, automatischen Wasserarmatur als Beispiel für autarke mikrosystemtechnische Systeme der Fluidik zum Ziel. Hierzu werden verschiedene Wandlerprinzipien untersucht, die bei kompressiblen und inkompressiblen Fluiden eine Wandlung von Energie aus Strömungs- oder Expansionsvorgängen in elektrische Energie durchführen. Diese werden anschließend in einen einfach nachrüstbaren Wandlerbaustein integriert, der sich über vorhandene, standardisierte Schnittstellen in ein Gesamtsystem implementieren lässt.
Im Rahmen des Projekts werden dazu neben der Versorgungseinheit verschiedene Mikroventile, Mikrosensoren und die notwendige Low-Power-Schaltungstechnik entwickelt und in den Prototyp einer energieautarken Wasserarmatur integriert. Angestrebt wird dabei die Entwicklung eines energieautarken Gesamtsystems, das über seine gesamte Lebensdauer funktional und wirtschaftlich betrieben werden kann.

Die Bearbeitungszeit des Projekts ist auf drei Jahre angesetzt, wobei am 1. März 2007 mit den Arbeiten begonnen wurde. Aus der Zielstellung leiten sich die im Folgenden dargestellten Arbeitspakete ab. Für den Entwicklungsprozess steht zunächst die Realisierung der Grundfunktionen Energiewandlung und –speicherung, berührungslose, robuste Sensorik, bistabiles Vorsteuerventil als hydraulischer Hebel sowie die übergeordnete Low-Power- Schaltungstechnik im Vordergrund. Ein modularer Ansatz soll hierbei die Einsetzbarkeit der einzelnen Funktionsmodule und des Energiewandlerbausteins in andere Gebiete der Fluidtechnik ermöglichen. In Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung werden sukzessive erweiterte Funktionen in die Wasserarmatur implementiert. Je nach Einsatzgebiet der Wasserarmatur kann dies eine erweiterte Regelbarkeit beispielsweise der Temperatur oder der Durchflussmenge sein. Für den Betrieb im Umfeld der Gebäudeautomation können des Weiteren Kommunikationsschnittstellen und Diagnosefunktionalitäten zum Einsatz kommen. Hierbei werden sowohl Offline- als auch Onlinekonzepte auf ihre Praxisrelevanz hin untersucht. Zum Abschluss des Projekts liegt damit ein realistisches Portfolio umsetzbarer Funktionalitäten einer energieautarken Wasserarmatur vor.

Grundfunktionen:
  • Energiewandlung und –speicherung (Bereit-stellung unabhängig vom Erzeugungszeitpunkt)
  • Berührungslose, robuste Sensorik, Energieverbrauch nur beim Schaltvorgang
  • Bistabiles Vorsteuerventil als hydraulischer Hebel, Energieverbrauch nur beim Schaltvorgang
  • Übergeordnete Low-Power-Schaltungstechnik zum Energie- und Funktionsmanagement
Erweiterte Funktionen:
  • Regelung (Temperatur, Durchfluss, Betriebsanzeige)
  • Kommunikation (offline, online), PC-Schnittstelle, drahtlose Anbindung an Feldbus
  • Diagnose (Gebrauchszähler, Leistungsmessung, Fehlfunktionen, Wartungsmeldung)

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Update 16.07.2013