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Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph

Forschung/ Entwicklung

 

aktuell laufende Projekte

 

FuzzySun

Thema:

"Mess- und regelungstechnische Automatisierung von LED-Sonnensimulatoren zur optimierten und schnellen Leistungsbestimmung von Solarzellen und Modulen"

Projektbeschreibung:

Bei der Herstellung von Solarzellen und –modulen ist der wichtigste Prozessschritt die Bestimmung der elektrischen Leistungsfähigkeit unter Standard-Testbedingungen; insbesondere da er nicht nur entscheidend für die Prozesskontrolle ist, sondern auch den Wert und damit den erzielbaren Preis des Produkts bestimmt. Zu den Standard-Testbedingungen gehört, neben einer Einstrahlung von 1000W/m² und einer Modultemperatur von 25°C, das Nachstellen des Lichtspektrums der Sonne bei AM (Air Mass) von 1,5.

Im Projekt sollen hierzu auf LED basierende Solarsimulatoren, in denen verschiedenfarbige LEDs in Summe ein gemeinsames Spektrum erzeugen, optimiert werden. Die genaue zeitliche Kontrolle des Spektrums und dessen Intensität wird mittels Fuzzy-Logik weiterentwickelt, um so die stetig steigenden Anforderungen bezüglich der Genauigkeit bei der Solarzellen-Vermessung zu erfüllen. Entsprechende Fuzzy Regelungsalgorithmen ermöglichen bspw. die Verarbeitung auch unscharfer Eingangsinformationen, womit eine hohe Flexibilität bezüglich auftretender Messunsicherheiten bei der Erfassung der Regelgrößen, wie sie hier bei der Lichtintensitäts-Erfassung der LED hochgradig gegeben sind, realisiert werden kann. Zudem können Nichtlinearitäten im Systemverhalten, im vorliegenden Anwendungsfall hervorgerufen durch z. B. Absorptions- oder Sättigungseffekte der Solarzelle, berücksichtigt werden. Auch komplexe (Mehrgrößen-) Strukturen, wie die hier bspw. gegebene Notwendigkeit der Kombinationen mehrerer Farben als Eingangsgrößen der LED zur Erreichung einer optimalen Nachbildung des Sonnenlicht-Spektrums und damit höchstmöglichen Genauigkeit bei der Solarzellen-Vermessung, können adäquat einbezogen werden.  Das Forschungsprojekt FuzzySun führt Kenntnisse in der Anwendung für die Photovoltaik (Prof. Schneider) mit den Kenntnissen der mess- und regelungstechnischen Umsetzung (Prof. Rudolph) interdisziplinär zusammen.

Projektbeteiligte:

 

 

 

 

 

 

    
  • HTWK-Leipzig
    -    Professur Mechanik von Werkstoffen der Photovoltaik
    -    Professur Industrielle Messtechnik
  • WAVELABS Solar Metrology Systems GmbH
  • Fraunhofer CSP (Unterauftragnehmer)

Projektlaufzeit:

 

01.07.16 - 30.06.2019

 

Ansprechpartner (HTWK):

M. Eng. Julian Hofbauer

 

 

Förderung:

 

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, im Rahmen des Programms "Forschung an Fachhochschulen" gefördert


 

 

Energieautarke Messtechnik

Our Common Future - Schüler, Lehrer, Wissenschaftler forschen für die Welt von morgen

Thema:

"Aufbau eines Versuchsstandes zur Demonstration energieautarker Messtechnik"

Projektbeschreibung:

In dem von der Robert Bosch Stiftung im Rahmen des Programms "Our Common Future - Schüler, Lehrer, Wissenschaftler forschen für die Welt von morgen" geförderten Projektes, soll SchülerInnen auf kognitiver Ebene ein reales technisches Beispiel aus dem Alltag mit Bezug zu einer nachhaltigen, umwelt- und ressourcenschonenden Strategie aufgezeichnet werden. Auf technischer Ebene steht die Entwicklung eines Sensormoduls, das in der Lage ist, selbstständig über einen längeren Zeitraum Schwingungsdaten zu sammeln, zu verarbeiten und per Funk zu übertragen, ohne auf kabelgebundene Energiequellen oder Kommunikationskanäle angewiesen zu sein, im Vordergrund. Die Energieversorgung soll dabei weitestgehend mittels Wandlung von Umgebungsenergien realisiert werden. An einem Versuchsstand zur Schwingungsanalyse sollen die SchülerInnen selbstständig das Sensormodul in Betrieb nehmen und die aufgenommenen Messdaten auswerten. Dadurch wird ihnen das Verständnis vermittelt, wie mit einer neuen Technologie aus dem Bereich der Messtechnik Energieverbräuche minimiert und damit Umweltressourcen gesichert werden können. Der unmittelbar gegebene Anwendungsbezug zum Maschinenbau wird am Beispiel der Zustandsüberwachung von Werkzeugmaschinen aufgezeigt.

 

Projektbeteiligte:

 

 

    
  • HTWK-Leipzig
  • Wilhelm-Ostwald-Gymnasium
  • Schwingungs Diagnose Service GmbH

Projektlaufzeit:

 

01.03.16 - 28.02.2018

 

Ansprechpartner (HTWK):

 

 

M. Eng. Julian Hofbauer

M. Eng. Maik Wolf

 

Weiter Informationen:

 

Projektflyer (Infomaterial für SchülerInnen)

 

Presse/ Aktuelles: Robert Bosch Stiftung
Förderung:

 

Das Projekt wird von der Robert Bosch Stiftung im Rahmen des Programms "Our Common Future" gefördert

 

 

Eindrücke aus dem Projekt:


 

 

TRAINCON

Thema:

"Diagnose von Antriebssystemen durch energieautarke drahtlose Sensornetzwerke und Entwicklung einer zustandsabhängigen Instandhaltungsstrategie mit automatisierter Entscheidungsfindung"

Projektbeschreibung:

Ziel des Projektes ist es ein Verfahren zu schaffen, das Ermüdungs- und Verschleißprozesse in Bauteilen schienengebundener Fahrzeuge - wie z.B. Wälzlagern - erkennt, bevor dies zu einem Ausfall der Komponenten führen und damit der entsprechende Trend verfolgt und über eine Restnutzungsdauerabschätzung in die zustandsabhängige Instandhaltungsstrategie eingegriffen werden kann bzw. auch lebensdauerverlängernde Maßnahmen eingeleitet werden können. Dazu messen und analysieren miniaturisierte energieautarke Sensoren auch an schwer zugänglichen Orten die entsprechenden verschleißrelevanten Parameter. Über einen Funksender werden die gewonnenen Informationen des Maschinenzustands an eine Basisstation gesendet und hier einer Auswertung zur Ableitung einer zustandsabhängigen Instandhaltungsstrategie mit automatisierter Entscheidungsfindung zugeführt.

 

Projektbeteiligte:

 

 

 

    
  • HTWK-Leipzig
  • SINUS Messtechnik GmbH
  • Schwingungs Diagnose Service GmbH
  • LVB (assoziierter Partner)

Projektlaufzeit:

 

01.12.2014 - 31.01.2017

 

Ansprechpartner (HTWK):

 

M. Eng. Maik Wolf

 

Presse/ Aktuelles:

HTWK (16.01.2015)

 

Förderung:

 

 

 

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages, im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand" gefördert

 

Letzte Änderung: 28.8.2017
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