Prof. Dr.-Ing. Ulrich Kuipers

Forschung

Kompetenzplattform für strategischen Korrosionsschutz

Forschungsschwerpunkt "Neue Beleuchtungstechnologien"

Solid State Lighting

Im Forschungsschwerpunkt „Neue Beleuchtungstechnologien“ werden derzeitig verschiedene Forschungs- und Drittmittelprojekte aus dem Themenbereich „Solid-State-Lighting“ bearbeitet. Dabei wird die außerordentlich hohe Lebensdauer (z.B. 50.000 h) von lichtemittierenden Dioden (LEDs), deren hohe Lichtausbeute im Vergleich zu Glühlampen und die sehr große mechanische Robust­heit von LEDs genutzt.

Über die vorwett­bewerbliche Entwicklung von Beleuchtungssystemen mit lichtemittierenden Dioden für Signalisation, Kennzeichnung, Werbe- und Architektur­beleuchtung werden Ergebnisse unserer anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung aus dem Bereich neuer Beleuchtungstechnologien mit LEDs in Produkt­innovationen umgesetzt.

Ein wichtiges Detail bei der LED-Leuchtenentwicklung ist das Temperatur­management. Das benachbarte Bild zeigt die Thermo-grafie eines Prototyps.

LED-Leuchten LEDLight mit Farb- und / oder Helligkeitsregelungen

Es werden produktnahe Vorentwicklungen wie z.B. „in Farbe und Helligkeit einstellbare LED-Leuchten mit Bedienelement“ durchgeführt. Farb- und Helligkeits­schwankungen der einzelnen LEDs und tageslichtabhängige Veränderungen der Helligkeit und Lichtfarbe können z.B. durch ein geeignetes Elektronikkonzept kompensiert werden, bei dem ein­zel­ne LEDs zumindest zeitweilig als Fotodioden und so als Farb- und Helligkeits­sensoren genutzt werden. Zudem wird ein Bedienelement mit aufgedrucktem CIE Farb­dreieck realisiert, bei dem über die Position des Fingers des Bedieners auf dem Bedien­element die Farbe und über die Dauer der verharrenden Berührung des Fingers die Helligkeit eingestellt wird.

Forschungsschwerpunkt "Neue Energietechnolgien und rationelle Energieanwendungen"

Ölsensorsystem OilQsens

In der Vergangenheit sind kapitale Schäden an den Getrieben von Windenergieanlagen durch Alterung der Getriebeöle und nachfolgende Korrosion aufgetreten. Mit einem zu entwickelnden Ölsensorsystem soll eine Online-Überwachung realisiert und eine zustandsorientierte, vorbeugende Wartung dieser Anlagen ermöglicht werden. Die Betriebssicherheit der Anlagen wird erhöht und Stillstandszeiten werden reduziert. Weitere geplante Anwendungen des Ölqualitätssensorsystems sind die Überwachung von Transformatoren, Getrieben und zukünftig auch Motoren und Turbinen. Das Forschungsziel soll durch die Entwicklung einer hochempfindlichen Messtechnik für die äußerst niedrigen elektrischen Leitfähigkeiten von Ölen erreicht werden. Ver­schmutzungen und Alterungen der Öle bewirken eine Erhöhung der elektrischen Leit­fähigkeit. In Verbindung mit zusätzlichen Messungen der Dielektrizitätszahl und der Öltemperatur wird eine Aussage über die Verschmutzung und Veränderung der Öl­qualität ermöglicht.

Walzölsensor ConduSens®

Mit Hilfe eines neu entwickelten elektronischen Meßverfahrens für resistive Sensoren mit parasitären Kapazitäten wurde ein Leitfähigkeitsensor für die Messung der Restleitfähigkeit von elektrisch nichtleitenden Fluiden entwickelt. Mit diesem Sensor wird eine kontinuierliche „On-Line-Messung" der Leitfähigkeit von Walzölen z.B. beim Aluminiumfolienwalzen ermöglicht. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Ölverschmutzung und der gemessenen Leitfähigkeit. Mit dem Ölsensorsystem werden der Walzprozeß und die Einsatzdauer des Walzöles optimiert. Über eine aus dem Sensorsignal abgeleitete Dosierung von Filterhilfsmitteln kann der Filtervorgang des Öles optimiert werden. Neben einer Reduktion der Menge des als Sondermüll zu entsorgenden Ölfilterkuchens werden über die verbesserte Prozeßsteuerung durch dieses Sensorsystem die Rektifikationsintervalle vergrößert und so erhebliche Mengen elektrischer Energie eingespart.

Versuche mit reaktiven Filterhilfsmitteln ergaben gute Filtrierergebnisse, wodurch die elektrische Leitfähigkeit entsprechend reduziert wird. Bei den erreichten, sehr geringen Leitfähigkeiten des Walzöles besteht wegen möglicher hoher elektrostatischer Aufladungen die Gefahr von unkontrollierten Verpuffungen. Mit Hilfe des ConduSens® Ölsensorsystems kann über die Regelung des Filtervorganges die Gefahr von unkontrollierten Verpuffungen reduziert werden. Hierdurch wird ein sicherer Betrieb mit erheblich geringerem Energieaufwand zur Filterung ermöglicht.

In Gebäudeabdichtungen integriertes flächiges Sensorsystem LeakSens zur Leckagedetektion und –lokalisierung

Dichtungsschäden sind nach wie vor eine der wesentlichen Ursachen für Schäden an Gebäuden und bau­lichen Anlagen. Es wurde ein in Gebäudeabdichtungen integrierbares, flächiges Sensorsystem entwickelt, mit dem Leckagen erkannt - und im Falle einer Leckagedetektion eine genaue Leckagelokalisierung erfolgen kann. Eine in die elektrisch nicht leitende Abdichtung integrierte Wider­standsschicht mit konstantem Flächenwiderstand dient dabei als Basissensor. Die Widerstandsschicht des Basissensors wird über mehrere (auf dem selben elek­tri­schen Potential liegende) Kontaktstellen auf eine Spannung gegen Erde geschaltet. Bei einer Leckage, und einer dadurch verursachten galvanischen Verbindung zwischen der Widerstands­schicht und Erde über das Wasser, wird ein Widerstand kleiner als der minimal zulässige Iso­lationswiderstand gemessen. Es erfolgt eine Leckageortung über die Stromverteilung in der Wider­standsschicht, bzw. über die Ströme in den Anschlussleitungen der Wider­standsschicht. Die Prinzipskizze zeigt die Basis­sensor­anordnung zur Positionsbe­stim­mung der Leckage.

Als Sensorschicht werden elektrisch leitend beschichtete Glasfaserfliese genutzt. Sie werden in Kunststoff­dich­tungs­bahnen integriert und dienen dient sowohl zur mechanischen Verstärkung der Kunststoffdichtungsbahn als auch als Basis­sensorschicht. Zudem verbessern sie das Brandverhalten der Kunst­stoffdichtungsbahn.

Bei sehr genauem Hinsehen kann man im nebenstehenden Photo eine, durch einen Riss verursachte und mit dem Leckagesensor-system detektierte Leckage erkennen.

Feuchtesensorsystem HumiSens

Feuchtigkeit ist eine der Grundvoraussetzung für die Ausbildung von atmos­phä­rischer Korrosion. Durch Herabsetzen der relativen Feuchte kann ein effektiver Korrosions­schutz erzielt werden. Besondere Bedeutung besitzt eine solche Maßnahme beim Schutz elektronischer Schaltungen, deren Missfunktion dramatische Sekundärschäden hervorrufen kann. Ein weiterer wichtiger Anwen­dungs­bereichs des zu entwickelnden Feuchtesensorsystems ist die Messung der Restfeuchte korrosiver Gase. Mit einer über das Sensorsystem geregelten Trock­nung dieser Gase kann deren korrosive Wirkung und die Korrosion von Gaspipelines und Anlagen reduziert werden. Es wurden drei verschiedene Basissensorkonzepte erarbeitet. Diese sind ein Schwingquarzprinzip, ein kapazitives Basissensorprinzip und ein resistives Basis­sensorprinzip. Funktionsmuster dieser Sensoren werden derzeitig praktisch realisiert.

Batteriesensor AccuSens®

Es wurde ein Funktionsmuster eines in Flüssigelektrolytakkumulatoren integrierbaren Sensor­system zur Zustandsüberwachung von Flüssigelektrolytakkumulatoren über eine „On-Line“-Messung mit Hilfe eines einfachen und preisgünstig realisierbaren Basissensors entwickelt. Das entwickelte Sensorsystem beinhaltet eine kombinierte Dichte-, Füllstand-, Temperaturmessung des Flüssigelektrolyten. Mit einer Spulenanordnung als Basissensor wird über die Kapazität dieser Spulenanordnung zum Flüssigelektrolyten der Elektrolytfüllstand gemessen. Über einen in der Spule angeordneten Schwimmer- oder Auftriebskörper mit ferromagnetischem Material wird über die Induktivität der selben Spulenanordnung die Position des Schwimmerkörpers gemessen und über den ohmschen Widerstand der selben Spule die Elektrolyttemperatur erfaßt. Aus den gemessenen Größen wird der Ladungszustand und der Elektrolytfüllstand des Akkumulators bestimmt. Mit Hilfe von der Batteriespannung überlagerte pseudo-zufällige Signale kann mit geringem Energieaufwand zusätzlich die Leitfähigkeit des Elektrolyten bzw. der Innenwiderstand der Batterie gemessen werden.

Kelvin-Sonde für den praktischen Einsatz

Die Kelvin-Sonde ist ein Messverfahren, mit dem das freie Korrosionspotential berüh­rungslos gemessen werden kann. Dies funktioniert im Labormaßstab einwandfrei, auf­­grund der Komplexität der Messtechnik konnte leider bisher keine praktische Anwen­­dung unter Feldbedingungen realisiert werden. Eine vereinfachte Form der Kelvin-Sonde soll entwickelt werden, die dann auch für Corrosion Monitoring-Ver­fahren einge­setzt werden kann. Strategisch gesehen wäre es von unschätzbarem Vorteil, ein solches Messverfahren für Anwendungen außerhalb des Labors zu besitzen, da dann viele messtechnische Probleme gelöst werden könnten. In der Skizze ist ein Prinzipschaltbild der Kelvin-Sonde gezeigt. Eine Nadel vibriert mit einer definierten Frequenz berührungslos über die Oberfläche. Der kapazitive Wechselstrom kann gemessen und über eine Kompensations­span­nungs­quelle auf Null geregelt werden. Darüber ist die Bestimmung der Volta-Potential-Differenz möglich, welche über eine Konstante mit dem freien Korrosions­potential verknüpft ist.

WindowCat, berührungslos durch Schaufenster hindurch bedienbare PC-Maus für Multimedianwendungen in öffentlichen Bereichen

Die WindowCat ist ein mauskompatibles, berührungsloses PC-Eingabegerät, mit dem der Rechner ohne weitere Hilfsmittel von außen durch eine Schaufenster­scheibe hindurch bedient werden kann. Sie besteht aus einer Platine mit Elektrodenflächen und wird innen im Schaufenster angebracht.

Über das kapazitive Basissensorkonzept reagiert sie durch die Schaufensterscheibe hindurch auf eine Annäherung der Hand der Bedie­nerin oder des Bedieners. Spezielle Maustreiber sind nicht erforderlich. Anwendungsbereiche reichen von öffent­lichen, vandalismussicheren Bedien- und Informationssystemen über interaktive elek­tronische Kata­loge in Schaufenstern bis hin zu Maschi­nensteuerungen in rauen Umwelt­umgebungen.

Dienstleistungsangebote:

Vorwett­bewerbliche Entwicklung von Beleuchtungssystemen mit lichtemittierenden Dioden für Signalisation, Kennzeichnung, Werbe- und/oder Architektur­beleuchtung

Forschungsschwerpunkt „Neue Beleuchtungstechnologien“ umfangreiche Laborausstattung im Bereich Lichtmesstechnik

Vorwett­bewerbliche Entwicklung von Sensorsystemen und den dazugehörigen Sensorelektroniken zum elektrischen Messen elektrischer und nichtelektrischer Größen. Beispielprojekte:

  • elektromagnetisch verträgliche, störsichere Messelektronikschaltungen

  • kapazitive Füllstandsensoren

  • berührungslose PC-Eingabegeräte

  • multimedialer „virtueller“ Informationsschalter für öffentliche Bereiche

  • Leitfähigkeitssensoren

  • Ölsensorsysteme OilQSens und Condusens

  • Zustandsensor für Flüssigelektrolytakkumulatoren

EMV-Untersuchungen, Entstörung elektromagnetisch empfindlicher elektronischer Geräte und Anlagen. Laborausstattung im EMV-Bereich:

  • Normgerechte Prüfplätze zur Prüfung der Störfestigkeit:

  • Entladung statischer Elektrizität (ESD)

  • schnelle transiente elektrische Störgrößen (Burst)

  • Stoßspannungen (Surge)

  • leitungsgeführte Störgrößen induziert durch hochfrequente Felder (asym. HF)

  • Spannungseinbrüche, Kurzzeitunterbrechungen und Spannungsschwankungen

  • Magnetfelder

Normgerechte Prüfplätze zur Messung der Störaussendung:

  • Oberschwingungen und Zwischenharmonische

  • Messen von Funkstörungen

  • Spannungsschwankungen (Flicker)

  • weitere Prüfungen auf Anfrage!

Thermografische Untersuchungen

Laborausstattung: Thermografiekamera Variocan high resolution

Fehleranalyen in elektrischen und elektronischen Geräten

z.B. technische Gerichtsgutachen

Technische Gutachten zu Patentangelegenheiten

z.B. technische Gerichtsgutachten in Patentsachen

Messungen zur elektromagnetischen Umweltverträglichkeit (EMVU, Elektrosmog)

  • Messung radiofrequenter elektromagnetischer Felder

  • Messung niederfrequenter Magnetfelder

  • Messung niederfrequenter elektrischer Felder