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Linearaktoren
Im Vergleich zu den meisten sensorischen Komponenten liegt die Leistungsaufnahmen
aktorischer Komponenten häufig um den Faktor 1000 höher. Da im energieautarken Betrieb
systembedingt jedoch nur eine vergleichsweise geringe Menge an Energie zur Verfügung steht,
ist die Verwendung sparsamer Komponenten und einer optimierten Ansteuerung umso wichtiger.
Der im EnAS-Projekt entwickelte Linearaktor sollte an einem Metallstift einen Hub von ca. 0,5cm
ausführen, um damit beispielsweise einfache Verriegelungsaufgaben in einer Anlage
durchführen zu können. Als Energiewandler sollten ausreichend dimensionierte Solarzellen
verwendet werden, die das vorhandene Umgebungslicht in elektrische Energie wandeln und zum Betrieb bereitstellen.
Als eigentlicher Aktor wurde ein bistablier Elektromagnet gewählt, der aufgrund seines
inneren Aufbaus nur während des Schaltvorgangs elektrische Energie benötigt, seine beiden
Endpositionen über den integrierten Permanentmagnet jedoch leistungslos halten kann.
Der elektrische Impuls für den Umschaltvorgang ist sehr kurz. Die Energieaufnahme für einen
Umschaltvogang beträgt lediglich 50 mJ. Dennoch kann auf dem Hub von 5mm eine Kraft von 3N
aufgebracht werden. Die Haltekraft in den beiden Endlagen beträgt knapp 6N.
Trotz der geringen Leistungsaufnahme wurden zwei relativ großflächige Solarzellen integriert,
die auch bei geringerem Lichteinfall das System mit ausreichend elektrischer Energie versorgen.
Die amorphen Solarzellen liefern bei einem Lichteinfall von 2000 Lux ca. 60mW elektrische
Ausgangsleistung. Zur Zwischenspeicherung der Energie werden drei Kondensatoren
verwendet von denen jeweils einer den magnetischen Aktor versorgt, einer das Funkmodul
betreibt und einer die Grundlast der restlichen Elektronikkomponenten abdeckt.
Bei ausreichender Lichtintensität und damit hinreichender Versorgung der Module mit elektrischer
Energie kann der Linearaktor alle 3-5 Sekunden betätigt werden.
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