Multimedia ONline ARchiv CHemnitz
Not a member yet
4978 research outputs found
Sort by
Entwurfsmethodik zur Auslegung von Aktoren basierend auf magnetischen Formgedächtnislegierungen
No full textDie Geschichte der magnetischen Formgedächtnislegierungen (MFGL) ist im Kontext der Materialwissenschaften noch recht jung. In den letzten 30 Jahren sind dabei viele Erkenntnisse in der Forschung gewonnen worden. Der industrielle Durchbruch wiederum ist mit diesem Material noch nicht gelungen.
Die existierenden Publikationen zur Auslegung von magnetischen Formgedächtnis- (MFG)-Aktoren sind in dieser Arbeit daher aufbereitet und systematisiert worden. Dabei stellt insbesondere die thermische Auslegung eine Wissenslücke dar, die entsprechende Grundlagenuntersuchungen erfordert.
Aufbauend auf dieser Wissensbasis ist eine spezifische Entwurfsmethodik für MFGL entwickelt worden. Die Dimensionierung erfolgt zunächst mit analytischen Gleichungen, um eine zeit- und kosteneffiziente Vorgehensweise für Entwicklungsingenieure zu gewährleisten. Finite-Elemente-Methode-(FEM)-Software wird erst im zweiten Schritt zur Prüfung oder Optimierung eingesetzt. Außerdem kann mittels dieser Methodik auf unwirtschaftliche Iterationsschleifen und „trial and error“-Ansätze verzichtet werden. Abschließend ist die Methodik anhand eines Anwendungsszenarios verifiziert worden. Die abgeleiteten Anforderungen konnten dabei ohne Nachbesserungen oder weitere Iterationsschleifen erfüllt werden, so dass die Methodik eine strukturierte und erfolgreiche Entwicklung unterstützt hat.:1 Einleitung
2 Stand der Wissenschaft und Technik
3 Grundlagenuntersuchungen
4 Entwurfsmethodik für MFG-Aktoren
5 Zusammenfassung und Ausblic
Der PiaPi: Ein Instrument aus Nullen, Einsen und LEGO
No full textDie Masterarbeit stellt die Entwicklung und Anwendung des interdisziplinären High-Fidelity-Prototyps, PiaPi dar. Basierend auf der 'Research through Design' Methode kombiniert der Prototyp LEGO, Musik und Licht, um die Mensch-Computer-Interaktion zu fördern. Eine qualitative Studie zeigt, dass der Prototyp Testpersonen dazu motiviert, kreativ zu interagieren, Neugier weckt und dabei Berührungsängste abbaut. Zur wissenschaftlichen Einordnung wurden Elemente der HCI mit Forschung zu Spaß und Spiel kombiniert. Besonderes Augenmerk liegt auf dem potenziellen Einsatz des PiaPi als Projekt für den fächerübergreifenden Unterricht an Schulen. Dafür wurden in der Entwicklung verschiedene Aspekte der Pädagogik und Didaktik wie des Informatikunterrichts, Ganztagsangeboten und des fächerübergreifenden Unterrichts berücksichtigt. Im Rahmen der Arbeit wurde mit dem PiaPi ein Prototyp entwickelt, der für die Weiterentwicklung zum Projekt im Rahmen des Informatikunterrichts an Schulen nachweislich geeignet ist.:Inhalt
Abkürzungsverzeichnis iv
Abbildungsverzeichnis v
Tabellenverzeichnis vii
Anhang viii
1. Einleitung 1
1.1 Idee und Motivation 1
1.2 Ziel der Arbeit 2
1.3 Forschungsstand 3
1.4 Aufbau der Arbeit 4
2. Wissenschaftliche Grundlagen 5
2.1 Technische und methodische Grundlagen 5
2.1.1 Research through Design 6
2.1.2 Prototypen 8
2.1.3 Mini-Computer Raspberry Pi 12
2.2 Theoretische Grundlagen 14
2.2.1 Spiel und Vergnügen in der Mensch-Computer-Interaktion 15
2.2.2 Visualisierung von Ton 18
2.2.3 Informatik und Schule 23
Informatik an (Grund-)Schulen 23
Fächerübergreifender Unterricht 26
Ganztagsangebote und Ganztagsschulen 27
2.3 Verwandte Projekte 29
2.3.1 Der LEGO-Zug im Museum 29
2.3.2 Das LEGO-Mikroskop - “Hands on” by Yuksel Temiz 33
3. Konzept und Umsetzung des Prototypen 36
3.1 Idee und Entwurf 36
3.1.1 Die Idee 36
3.1.2 Variante A 37
3.1.3 Variante B 41
3.2 Elektrotechnische Umsetzung 43
3.2.1 Aufbau und Funktionen 43
3.2.2 Bauteile des PiaPi 45
Der Raspberry Pi 45
Die Tasten 48
Die LEDs 51
Die IMU 52
3.3 Entwicklung und Implementierung der Software 53
3.3.1 Überblick des Software-Ablaufs 53
3.3.2 Initialisierung und Klassen 54
3.3.3 Vom Tastendruck zum Ton 57
3.3.4 Es werde Licht 59
4. Methodik der Nutzer:innenstudie 60
4.1. Usability Testing 60
4.2 Qualitative Interviews 63
5. Nutzer:innenstudie zum PiaPi 67
5.1 Testung und qualitatives Interview 67
5.2 Auswertung der Studie 71
5.2.1 Interaktion mit dem PiaPi 72
5.2.2 Emotionen der Tester:innen 73
5.2.3 Bewertung der Designbesonderheiten 75
5.2.4 Anwendungsvorschläge und Bewertung der Konzeptidee 76
5.3. Herausforderungen und Erkenntnisse 78
6. Fazit und Ausblick 81
Literaturverzeichnis 86
Selbstständigkeitserklärung 9
Wie kommt die K.I. in die Pflege – oder umgekehrt?: Drei Probleme bei der Technikgenese von Pflegetechnologien und ein Gegenvorschlag
No full textIn diesem Artikel rekonstruieren wir vor dem Hintergrund von empirischen Studien, wie die Genese von Pflegetechnologien innovations- und techniksoziologisch funktioniert. Wir zeigen drei Momente in der Technikentwicklung, in denen Pflege und Technologien füreinander ver-fügbar gemacht werden – in der innovationspolitischen Förderung, in der Logik der Technik-entwicklung und mit Blick auf Pflege als soziales Feld. Unsere Analyse zeigt wie mit Pflege-technologien, besonders den Pflegerobotern, von Beginn an mit Lösungsversprechen eines ‚technological fix’ verknüpft sind und wie dies in die Entwicklung von neuen Technologien und in die Pflege hineinwirkt. Wir enden mit einem Gegenvorschlag zur Partizipation und Professi-onalisierung der Pflege, um zu verhindern, dass Technologien, die derzeit unter dem Begriff „Künstliche Intelligenz” diskutiert werden, trotz ihrer diskursiven Verwandtschaft nicht zwangsläufig dasselbe Schicksal erleiden müssen.:Impressum 2
Abstract 3
1 Einleitung 5
2 Wie kommt die K.I. in die Pflege? 7
2.1 Wie werden Pflegetechnologien innovationspolitisch ermöglicht? 7
2.2 Wie wird Pflege verfügbar für Technikentwicklung? 9
2.3 Was bedeutet die Verfügbarmachung für die Pflege? 11
3 Versuch eines Gegenentwurfs 13
3.1 Professionalisierung der Pflege 13
3.2 Partizipative Ansätze und Abschied vom ‚technological fix‘ 15
4 Fazit 17
Literatur 1
Optische Inline-Überwachung umgeformter Blechteile mittels robuster Anomaliedetektion
No full textIn dieser Arbeit werden Methoden für die Inline-Überwachung umgeformter Blechteile mittels 2D-Bildverarbeitung entwickelt und deren Sensitivität hinsichtlich der Erkennung von Bauteilfehlern sowie deren Robustheit gegenüber den im Presswerk vorherrschenden lage-, umgebungs- und prozessbedingten Störeinflüssen untersucht. Um ein breites Spektrum möglicher Störeinflüsse abdecken zu können, wird ein repräsentativer Bauteiltyp ausgewählt. Dabei handelt es sich um ein PKW-Türinnenblech. Zur flächendeckenden Erfassung des ausgewählten Bauteiltyps wird ein Versuchsstand in Form eines über dem Auslaufband befindlichen Mehrkamerasystems in eine Pressenstraße integriert. Unter Berücksichtigung von Störeinflüssen werden die Methoden der nachbarschafts- und intensitätsbasierten Detektion systematisch erarbeitet. Beide Methoden basieren auf dem Prinzip der Anomaliedetektion, um die Erkennung neu auftretender Fehlervarianten zu ermöglichen. Als Datenbasis für die Evaluierung der Methoden dienen die mittels Versuchsstand aufgezeichneten Bilder von Bauteilen des ausgewählten Typs aus verschiedenen Produktionschargen.:Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Formelzeichen
1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Verfolgter Lösungsansatz und Eingrenzung der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen und Stand der Technik
2.1 Grundlagen zur Klassifizierung von Qualitätsfehlern
2.2 Grundlagen zu Anforderungen an Inline-Überwachungssysteme
2.3 Bestehende Verfahren zur optischen Überwachung mittels 3D-Formerfassung
2.3.1 Lichtschnittverfahren
2.3.2 Streifenprojektion und andere Methoden der strukturierten Beleuchtung
2.4 Grundlagen zur optischen Überwachung mittels 2D-Bildverarbeitung
2.4.1 Rechnergestützte Repräsentation von Bildern
2.4.2 Geometrische Transformationen von Bildern und Bildähnlichkeit
2.4.3 Bildakquisition und Beschreibung von Kameras
2.4.4 Beleuchtungsanordnungen
2.4.5 Zusammenspiel von Beleuchtung und Bildverarbeitung
2.5 Bestehende Verfahren zur optischen Überwachung mittels 2D Bildverarbeitung
2.5.1 Systeme mit bewegter Kamera
2.5.2 Systeme mit stationären Kameras
2.5.3 Lösungsansätze für verwandte Problemstellungen
2.6 Bestehende Verfahren zur Inline-Überwachung basierend auf weiteren Prinzipien
2.7 Fazit
3 Zielstellung
4 Anforderungsanalyse und Konzeptentwicklung
4.1 Testumgebung und Bauteilauswahl
4.2 Anforderungsanalyse
4.2.1 Sensitivität der Detektion von Bauteilfehlern
4.2.2 Robustheit der Inline-Überwachung
4.2.3 Inline-Fähigkeit, Skalierbarkeit und Transparenz
4.3 Versuchsstand
4.4 Aufbau der Datenbasis
4.5 Konzept für die Inline-Überwachung
4.6 Zusammenfassung
5 Methoden zur Vorverarbeitung
5.1 Kompensation von Lageabweichungen
5.1.1 Definition Lagevariation und -abweichung
5.1.2 Bildverarbeitungstechnische Repräsentation der Soll-Lage
5.1.3 Vorüberlegungen zur Lagekompensation
5.1.4 Eignung von Bildregistrierungsverfahren
5.1.5 Evaluierung und Optimierung
5.2 Vordergrund-/Hintergrundtrennung
5.2.1 Herausforderungen bei der V/H-Trennung
5.2.2 Lösungsansatz für die V/H-Trennung
5.2.3 Evaluierung der eingeschränkten V/H-Trennung
5.2.4 Vollständige V/H-Trennung
5.3 Zusammenfassung
6 Fehlererkennung mittels Anomaliedetektion
6.1 Lernprinzip und Umsetzung als Online-Algorithmus
6.2 Intensitätsbasierte Detektion
6.2.1 Verfahrensbeschreibung
6.2.2 Analyse des Verfahrens
6.3 Nachbarschaftsbasierte Detektion
6.3.1 Verfahrensbeschreibung
6.3.2 Analyse des Verfahrens
6.4 Zusammenfassung
7 Evaluierung und Optimierung
7.1 Versuchsvorbereitung
7.2 Optimierung von Parametern
7.3 Statistische Auswertung
7.4 Ergebnisse und Schlussfolgerungen
8 Zusammenfassung und Ausblick
Literaturverzeichnis
Anhang
Anhang A Komponenten des Versuchsstandes und deren Interaktion
Anhang B OpenCV-Methoden für die merkmalsbasierte Registrierung
Anhang C Implementierung von ECC unter Nutzung von OpenCV
Anhang D Parameter für die Evaluierung der Bildregistrierung
Anhang E Beispielrechnung für mehrstufiges ECC-Verfahren
Anhang F Algorithme
Digitaler Zwilling durch Verbindung von ROS-Kompatiblen Robotern mit Virtual-Reality zur Echtzeitvisualisierung von Roboterbewegung
No full textDie Verbindung von Robotern mit Virtual Reality (VR) zur Echtzeitvisualisierung stellt eine
erhebliche Programmierherausforderung dar. Dieser Vortrag zeigt einen vereinfachten Ansatz
unter Verwendung des Robot Operating System (ROS), einer Open-Source-Plattform, die diese
Aufgabe erleichtert. Durch den Einsatz von ROS kann der Programmieraufwand deutlich
reduzieren werden, indem vorhandene Pakete für eine nahtlose Integration von Robotern und VR
genutzt werden. In dieser Präsentation wird schrittweise erläutert, wie diese Verbindung realisiert
wird, was neue Möglichkeiten in der Visualisierung und Steuerung von Robotern mit minimalem
Programmieraufwand erschließt. Diese Methode ebnet den Weg für innovative Anwendungen in
Robotik und VR und bietet praktische Einblicke für Entwickler und Forscher.Connecting robots with Virtual Reality (VR) for real-time visualization poses a significant
programming challenge. This presentation demonstrates a simplified approach using the Robot
Operating System (ROS), an open-source platform that facilitates this task. By utilizing ROS, the
programming effoit can be significantly reduced by leveraging existing packages for seamless
robot-VR integration. This presentation will explain step-by-step how this connection can be
realized, opening new possibilities in visualization and control of robots with minimal programming
effort. This method paves the way for innovative applications in robotics and VR, providing
practical insights for developers and researchers
Drallbehaftete Beladung von schlanken Heißwasserspeicher – Detaillierte Simulation der Strömung im Diffusor und Speicher
No full textThermische Energiespeicher tragen u. a. zur Erhöhung der Versorgungsicherheit in der
Fernwärmeversorgung und zur Effizienzsteigerung des Fernwärmesystems (z. B. Flexibilisierung
der Erzeuger, Speicherung überschüssiger Wärme, besserer hydraulischer Betrieb) bei. Dafür
eignen sich Druckbehälter, sog. schlanke Heißwasserspeicher (Speichertyp b1). Die oben
genannten Vorteile setzen einen effizienten Speicherbetrieb (niedrige interne und externe
Speicherverluste) voraus. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Minimierung der internen Verluste
durch die Verbesserung des thermischen Schichtungsverhaltens. Eine thermische Schichtung mit
einem möglichst schmalen Übergangsbereich zwischen heißer und kalter Zone ist ein Indikator für
geringe Mischvorgänge während der Beladung. Die Minimierung dieser Mischungsvorgänge bei der
Beladung nimmt eine Schlüsselrolle bei der Minimierung der internen Speicherverluste ein. Lohse
und Brähmer untersuchten die Beladung mit herkömmlichen radialen Diffusor in schlanken
Heißwasserspeicher mit numerischer Strömungssimulation. Die Arbeiten identifizieren aufgrund der
schlanken Speicherform nachteilige Strömungseffekte wie z. B. einen ausgeprägten Wandstrahl.
Dieser Wandstrahl regt Mischvorgänge an und damit steigen die internen Speicherverluste. Zur
Überwindung dieser Strömungsproblematik schlägt die Beladung mit Drall vor. Die Untersuchungen
von Oestreich zeigten das Strömungsverhalten im Diffusor und im Speicher, die Auswirkungen auf
die thermische Schichtung sowie die Vorteilhaftigkeit. Dieser Beitrag soll eine detailliertere
Beschreibung der Strömungsvorgänge liefern. Dieses Wissen ist unbedingt notwendig, um die
Ursachen und Wirkungen bei der Beladung mit Drall und beim Aufbau der thermischen Schichtung
besser zu verstehen. Die Modellierung und Simulation des Diffusors bzw. des Speichers erfolgen
mit ANSYS CFX. Zur Auflösung turbulenter Strukturen findet die Large Eddy Simulation Anwendung.
Dieser Artikel präsentiert erstmalig die Wirbelstrukturen im Diffusor mit Leitelementen zur
Drallerzeugung. Die Speicherströmung weist ein ähnliches Verhalten zu bekannten
Dichteströmungen (z. B. Lappen-Kluft-Struktur, Instabilitäten in den freien Scherschichten) auf, was
bisher nicht bekannt war. Hohe Peclet-Zahlen (hohe Advektionsströme) im Speichermodell führen
zu numerischer Instabilität der Simulation und erfordern deshalb erhöhten Diskretisierungsaufwand.Thermal energy storage systems contribute, among other things, to increasing the security of supply
in the district heating system and to improving the efficiency of the district heating system (e.g.,
making the generators more flexible, storing waste heat, better hydraulic operation). Pressure
vessels, so-called slim hot water storage tanks (storage type b1) are suitable for this purpose. The
above mentioned advantages require efficient storage operation (low internal and external storage
losses). This paper deals with the minimization of internal losses by improving the thermal
stratification behavior. Thermal stratification with a thermocline between hot and cold zone as narrow
as possible is an indicator of low mixing processes during loading. Minimizing these mixing
processes during loading takes a key role in minimizing internal storage losses. Lohse and Brähmer
investigated loading with conventional radial diffuser in slim hot water storage tanks with numerical
flow simulation. The work identifies adverse flow effects due to the slim tank shape, such as a wall
jet. This wall jet stimulates mixing processes and thus increases the internal storage losses. To
overcome this flow problem, Findeisen et al. proposes swirl loading. The investigations of Oestreich
et al. showed the flow behavior in the diffuser and in the storage, the effects on the thermal
stratification as well as the advantageousness. This paper aims to provide a more detailed
description of the flow processes. This knowledge is essential to better understanding the causes
and effects of swirl loading and the structure of thermal stratification. Modeling and simulation of the
diffuser and storage, respectively, are performed using Ansys CFX. Large eddy simulation (LES) is
applied to resolve turbulent structures. This paper presents for the first time the vortex structures in
the diffuser with internal elements for swirl generation. The storage flow exhibits similar behavior to
known density flows (e.g., head and nose formation, instabilities in the free shear layers), which was
previously unknown. High Peclet numbers (high advection currents) in the storage model lead to
numerical instability of the simulation and therefore require increased discretization efforts
Numerische Untersuchungen zur Festigkeit festgewalzter Bauteile unter zyklischer Beanspruchung
No full textWellen sind essentielle Maschinenelemente zur Übertragung von Kräften und Momenten in Getrieben. Die Forderung der Industrie nach Leistungssteigerung in der Antriebstechnik erfordert höhere Festigkeiten der Wellen. Zur Steigerung der Tragfähigkeit können einerseits höherfeste Werkstoffe und andererseits mechanische Oberflächenverfestigungsverfahren genutzt werden. Das effektive und kostenschonende Verfahren des Festwalzens wird am kritischen Querschnitt des Bauteils zur lokalen Festigkeitssteigerung durchgeführt. Bekannte Auslegungskonzepte, wie die DIN 743 oder auch die FKM Richtlinie berücksichtigen die aus dem Prozess eingebrachten Druckeigenspannungen jedoch nicht oder nur unzureichend. In diesen Auslegungsrichtlinien wird die Tragfähigkeitssteigerung mittels Diagrammen zum Einflussfaktor der Oberflächenverfestigung KV abstrahiert.
Es wird davon ausgegangen, dass der Faktor KV die Tragfähigkeitsreserven festgewalzter Bauteile unterschätzt. Der vorliegende Beitrag zeigt auf, wie mittels numerischer Methoden der Einfluss von Druckeigenspannungen auf die Festigkeit von wellenartigen Bauteilen beschrieben werden kann. Dies ermöglicht die Abschätzung und Erschließung vorhandener Tragfähigkeitsreserven.
Auf Basis eines mittels röntgenographischer Eigenspannungsmessungen validierten Simulationsmodells für das Festwalzen ungekerbter Bauteile, werden die numerisch ermittelten Eigenspannungen in Festigkeitssimulationen sowohl auf einer Kleinteilprobe als auch einer Bauteilprobe aufgeprägt. Es erfolgt eine elastisch-plastische Simulation des lokalen Beanspruchungszustandes im Bereich dauerfest ertragbarer Lasten entsprechend der Versuchsergebnisse. Ausgewertet werden das Spannungs- und Dehnungsverhalten am kritischen Querschnitt während der Lastwechsel sowie der Eigenspannungsabbau. Abschließend werden die Simulationsergebnisse mit den experimentellen Ergebnissen verglichen.Shafts are essential machine elements for the transmission of forces and moments in
gearboxes. The industry's demand for increased performance in drive technology requires
higher fatigue strengths. The effective and cost-saving process of deep rolling is carried
out on the critical cross-section of the component to increase fatigue strength locally.
However, known design concepts such as DIN 743 or the FKM guideline do not or only
insufficiently take into account the residual compressive stresses introduced by the
process. In these design guidelines, the increase in fatigue strength is abstracted by
means of diagrams on the influence factor of surface condition KV. It is assumed that the
factor KV underestimates the fatigue strength reserves of deep rolled components. This
article shows how numerical methods can be used to describe the influence of residual
compressive stresses on the fatigue strength of shaft-type components. This enables the
estimation and utilisation of existing fatigue strength reserves.
Based on a simulation model for deep rolling of unnotched components validated by
means of X-ray residual stress measurements, the numerically determined residual
stresses are applied to a specimen as well as a component in strength simulations. This is
followed by an elastic-plastic simulation of the local stress distribution with ultra-high-cycle
fatigue loads according to the experimental results. The stress and strain behaviour at the
critical cross-section during the load cycles and the residual stress reduction are
evaluated. Finally, the simulation results are compared with the experimental results
Methoden zur effizienten Datenaggregation in drahtlosen Big-Data-Sensornetzen
No full textSowohl in der Forschung als auch in der industriellen Anwendung erfahren drahtlose Sensornetze (engl. Wireless Sensor Networks, WSN) eine immer höhere Popularität. Dies liegt nicht zuletzt an den Forschungsgebieten Car2X-Kommunikation, Internet of Things sowie Umweltüberwachung als Teil des Katastrophenschutzes. Typischer Schwerpunkt ist das energieeffiziente und latenzarme Übertragen von Informationen in einem drahtlos verknüpften Netz aus stark ressourcenbeschränkten Hardwareplattformen.
Die Dissertation beschäftigt sich mit der Forschungsfrage, inwieweit Methoden und konkrete Algorithmen aus dem Big-Data-Computing vorteilhaft in drahtlosen Sensornetzen eingesetzt werden können. Während es im ersten Moment nicht intuitiv erscheinen mag, dass Ansätze aus dem Big-Data-Bereich, die bereits konventionelle Rechensysteme an ihre Grenzen bringen, für Sensornetze relevant sein sollen, zeigt die Arbeit Parallelen auf, die zwischen klassischem Big Data und einer Teilgruppe von Sensornetzen existieren. Im Rahmen der Arbeit wird dazu der Begriff drahtloses Big-Data-Sensornetz (Big Data WSN) definiert und darauf aufbauend werden Anforderungen an ein Datenaggregationssystem für ebensolche Sensornetze erörtert sowie konkrete Big-Data-Algorithmen konzeptionell übertragen und adaptiert.
Es wird gezeigt, dass sich sogenannte datenbank-orientierte Aggregationssysteme zur Umsetzung dieser Anforderungen eignen und dass ein solches existierendes System für Big Data WSN erweitert werden kann.
Die Hauptbeiträge der Dissertation sind die Vorstellung eines Routingverfahrens für Big Data WSN, das anwendungsrelevante Knoten energieeffizient ermittelt, die Übertragung von Big Data Algorithmen auf WSN zur Reduzierung der zu übertragenden beziehungsweise zu speichernden Datenmenge sowie ein Ereignissystem zur Steigerung der Energieeffizienz und Verringerung der Latenz von Ereignisreaktionen.:1. Einleitung
2. Grundlagen
3. Stand der Forschung
4. Konzeptionierung eines Aggregationsverfahrens für WSN im Big-Data-Kontext
5. Big-Data-WSN-Aggregationssystem Planetary
6. Auswertung und Ergebnisse
7. Zusammenfassung
Anhan
Eignung von POM-Rezyklat aus gemischten Post-Consumer-Abfällen für technische Funktionsbauteile
No full textDer Werkstoff Polyoxymethylen (POM) wird vielfach für mechanisch und tribologisch beanspruchte Bauteile eingesetzt. Anders als bei Verpackungsmitteln findet eine Wiederaufbereitung dieses technischen Kunststoffs praktisch nur in Form von Verarbeitungsabfällen (Pre-Consumer-Abfälle) statt, verschlissene oder ausgesonderte POMBauteile werden in der Regel im Restmüll entsorgt. Im Beitrag wird gezeigt, dass trotz vielfach unbekannter Materialzusammensetzung und Belastungsvorgeschichte ein Recycling von gebrauchten POM-Bauteilen gut möglich ist. Experimentelle Untersuchungen von Mischungen aus Post-Consumer-Abfällen zeigten, dass das Mahlgut unterschiedlicher POM-Typen kompatibel verarbeitbar ist und dass daraus hergestellte Bauteile nur moderate Eigenschaftsverluste aufweisen
Design of a Self-Powered Energy Management Circuit for Piezoelectric Energy Harvesting based on Synchronized Switching Technology
Get PDFVibration converters based on piezoelectric materials are currently becoming increasingly important for powering low-power wireless sensor nodes and wearable electronic devices. Piezoelectric materials generate variable electrical charges under mechanical stress, requiring an energy management interface to meet load requirements. Resonant interfaces like Parallel Synchronized Switch Harvesting on Inductor (P-SSHI) are highly efficient and robust to energy sources and loads variations. Nevertheless, SSHI circuits require synchronous switch control for efficient energy transfer. At irregular excitation, SSHI circuits may not perform optimally because the resonant frequency of the circuit is typically tuned to match the frequency of the energy source, which in the case of footsteps can be irregular and unpredictable. In addition, the circuit may also be susceptible to noise and interference from irregular excitations, which can further affect its performance. The aim is to design a self-powered energy management solution that can operate autonomously even at low frequencies and for irregular chock excitations, while at the same time allowing higher energy flow to the energy storage device and maintaining high levels of energy efficiency. To evaluate the performance of the proposed circuit, a piezoelectric shoe insole is designed and used for testing with different storage capacitance values and loads as a proof of the circuit’s adaptability to various loading conditions.:1 Introduction
2 Theoretical background
3 State of the art of piezoelectric energy harvesting interfaces
4 Novel approach of SP-PSSHI piezoelectric energy harvesting interface
5 Experimental investigations
6 Conclusions and Outloo