Sektionen

    Projekt-/Ba-/Ma-Arbeiten, Angewandte Forschung Prof. Dr. Groos

    Groos, Gerhard, Prof. Dr. rer. nat.


     

    Forschungsaktivitäten:

    Leistungselektronik, insbesondere für Automobilanwendungen sowie Elektromagnetische Verträglichkeit. Robustheit von Bauelementen und Integrierten Schaltkreisen (ICs) gegenüber hochenergetischen elektrischen Störpulsen, wie sie bei der Montage oder im Betrieb der ICs auftreten können.
    Der Fokus liegt momentan auf Elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) und Elektrostatischen Entladungen (ESD), insbesondere für Chipkarten und Anwendungen aus der Automobilelektronik.
    Es bestehen enge Industriekontakte zur Technologieentwicklung von Automobil-ICs bei Infineon in Neubiberg (Campeon) sowie zu BMW und zu Herstellern von Chipkarten und Lesegeräten.

    Zur Zeit können die unten näher beschriebenen Arbeiten konkret angeboten werden, aber auch andere Schwerpunkte aus dem Themenbereich sind möglich.
     
     

    Bachelor- oder Masterarbeiten / Projektarbeiten:

    Es können immer auch Arbeiten im Umfeld der weiter unten genannten Themen angeboten, sowie Industriearbeiten oder -praktika vermittelt werden (z.B. bei Infineon).
    Konkret sind aber folgende Themen momentan aktuell:
     
     

    1. Aufbau eines robusten Schaltwandlers für den Laboreinsatz

    Kurzfassung:

    Ausgehend von einem funktionalen 30-Ampère-Prototypen soll eine Endstufe für leistungselektronische Schaltwandler als Laborgerät entworfen, aufgebaut und getestet werden. Ziel ist ein gegen Überlastung und Fehlbedienung robustes Gerät für den flexiblen Einsatz im Labor. Ein Ausbau bzw. Fortsetzung der Arbeit in Richtung verschiedener Ansteuerverfahren, zum Betreiben von modernen Elektromotoren oder zur Erzeugung von Show-Effekten (Blitze o.ä.) ist möglich.

    Umfeld:

    Durch Kombinationen von Halbbrücken lassen sich fast alle Typen leistungselektronischer Wandler realisieren wie etwa einfache DC-Wandler, Drehstromumrichter oder Motortreiber. Mithilfe von integrierten Halbbrücken für die Automobil-Elektronik (Infineon BTS 7930B) wurde bereits eine funktionsfähige Dreiphasen-Endstufe aufgebaut, die für diese Zwecke prinzipiell geeignet ist, jedoch zum einen vor Fehlbedienung (Überspannung, Verpolung...) nicht geschützt ist und zum anderen bezüglich der Flexibilität und einfachen Verwendbarkeit verbessert werden soll. Ziel ist ein robustes Laborgerät, das einfach zu verschiedenen Wandlern verschaltet und flexibel angesteuert werden kann. Der vorhandene Prototyp steht hierbei zu Testzwecken zur Verfügung.

    Aufgabe:

    In der Arbeit sollen zunächst die nötigen Schutzmaßnahmen dimensioniert werden, das Laborgerät entworfen und aufgebaut und schließlich Funktion und Robustheit getestet werden, u.a. mit der ESD-Pistole. Für weitere Tests oder Demonstrationen sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt, die Physik- und Elektrotechnik-Sammlung steht hierfür zur Verfügung.

     
     

    2. Teststand für einen Elektromotor (Quadrocopter-Modell)
    Zusammenarbeit mit Prof. Görl (WE 6)

    Kapazität: 1-3 Studierende
    Es besteht die Möglichkeit der Zusammenarbeit mit Projekten zum Quadrocopter bei Prof. Görl (WE 6)

    Projektziel ist es, für den Motor eines Miniatur-Quadrocopters die Endstufe des Motortreibers in Form eines Teststandes aufzubauen und zu optimieren. Der Teststand soll verwendet werden, um im Rahmen der Miniaturisierung und Weiterentwicklung des Quadrocopters den Treiber und die Ansteuerung verbessern zu können.

    Ausgehend von einer 12V/4A-Gleichspannungsversorgung soll der Treiber eine dreiphasige Wechselspannung mit variabler Frequenz erzeugen, die den Drehstrommotor antreibt. Ferner ist es wünschenswert, für eine sensorlose Ansteuerung den Stromverlauf zu detektieren. Zu Analyse- und Demonstrationszwecken sollen wichtige Signale im Wandler auch im fertigen Aufbau zugänglich sein (z.B. für ein Oszilloskop).

    Wird das Projekt von einer einzelnen Person durchgeführt, kann optional auch lediglich die leistungselektronische Hardware realisiert werden, die Ansteuerung des Wechselrichters würde dann in Zusammenarbeit mit Projekten bei Prof. Görl definiert und realisiert werden.

    3. Aufbau von Modellen leistungselektronischer Wandler als Vorlesungsversuch

    Kapazität: ca. 2-8 Studierende.
    Es besteht die Möglichkeit, dieses Projekt zweimal parallel durchzuführen und jeweils einen anderen Wandlertyp zu realisieren.

    Projektziel ist es, einen Leistungselektronischen Wandler, wie etwa einen Wechselrichter, Stromsteller, Hoch- oder Tiefsetzsteller - gern auch als Schaltnetzteil oder Akku-Ladegerät - in einer Weise zu realisieren, dass er im Wahlfach "Einführung in die Leistungselektronik" vorgeführt oder durch die Studierenden selbst betrieben werden kann. Es soll dabei zum einen die Funktionalität gezeigt, zum anderen aber auch eine gewisse Einsicht in die Funktionsweise gefördert werden. Dazu wäre es z.B. möglich, dass die Ansteuerung (Schaltmodulation) manuell geschieht oder Teile des Aufbaus durch die Bediener (Studierenden) dimensioniert und zusammengebaut werden oder andere Möglichkeiten von Analyse oder Visualisierung zu nutzen.

    Die genaue Realisierung und die Auswahl des konkreten Wandlerkonzepts ist zum großen Teil dem Projektteam überlassen, als Ergebnis der Konzeptphase des Projektes.

    Eine Dokumentation soll den Aufbau und seine Funktionsweise für den Lehrenden beschreiben; eine detaillierte Versuchsbeschreibung für Studierende ist nicht zwingend gefordert.

    4. Entwicklung einer Meßplatine zur Charakterisierung von Blitzschutzkomponenten mit schnellen Einzelpulsen

    Kapazität: ca. 2-4 Studierende. 

    Projektziel ist es, einen Messaufbau (Platine) zu entwickeln, der kurze Hochstrompulse (hochfrequente, aber nicht periodische Signale mit Stromstärken von einigen Ampere) ausreichend breitbandig durch das DUT (Device Under Test) leitet und Strom- und Spannungssignale für eine 50Ω - Koaxialleitung zur Verfügung stellt.

    Zur Erzeugung von Belastungspulsen steht eine HBM-Pistole zur Verfügung, als Referenzsignal und zur Charakterisierung der Übertragung kann ein vorhandenes TLP-System dienen.

     

    Forschungsprojekte / Veröffentlichungen:

    Beschreibungen und Ergebnisse von Projekten, an denen Prof. Groos beteiligt ist / war,
    finden Sie hier ...
     
    ... und hier die Liste der Veröffentlichungen und ausgewählte Artikel