月: 2023年3月

Was ist ein Ac-Schaltadapter?

Ein Ac-Schaltadapter ist ein Adapter zur Umwandlung von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) für Informationsgeräte usw., der nach dem Schaltverfahren arbeitet, das derzeit die gängigste Methode für AC-Adapter ist.

Vor der Einführung des Schaltverfahrens wandelten lineare Ac-Schaltadapter die Stromversorgung über einen Eisenkern (Transformator) in eine niedrigere Spannung um, gleichrichteten den Wechselstrom mit Dioden und verwendeten Schaltungen wie Kondensatoren, um den Strom zur Seite des verwendeten Geräts zu leiten. Dagegen wandeln Ac-Schaltadapter im Gegensatz zu linearen Systemen den Wechselstrom von vornherein in hochfrequenten Gleichstrom um und verwenden keinen Eisenkern (Transformator).

Ac-Schaltadapter zeichnen sich dadurch aus, dass sie mit Hilfe von Schalttransistoren die Spannungsumwandlung mit hoher Geschwindigkeit vornehmen, so dass der Strom auf der Seite des verwendeten Geräts fließen kann. Da keine schweren und großen Transformatoren verwendet werden, sind die Teile kompakt und leicht, und es wird ein hoher Wirkungsgrad der Stromversorgung erreicht.

Verwendungszwecke von Ac-Schaltadaptern

Ac-Schaltadapter werden hauptsächlich in Stromkabeln für PCs verwendet. Weitere Anwendungen sind Informations- und Kommunikationsendgeräte wie Tablets, medizinische Geräte und Audiogeräte. Da der Stromumwandlungsschaltkreis vom Hauptgerät getrennt werden kann, ergeben sich mehr Möglichkeiten, wie das Gerät verwendet und gelagert werden kann.

Außerdem können Ac-Schaltadapter ohne Transformator ein- und ausgeschaltet werden, wodurch sie kleiner und leichter werden. Durch die Verwendung eines Konverters oder Transformators ist es auch möglich, einheimische Produkte im Ausland mit anderen Steckdosenformen, Netzteilen und Spannungen zu verwenden.

Da sie einen sicheren, hochpräzisen Gerätebetrieb gewährleisten und ausreichend stoß- und vibrationsfest sind, werden sie heute in einer Vielzahl von elektronischen Geräten eingesetzt.

Das Prinzip von Ac-Schaltadaptern

Ac-Schaltadapter nutzen ein hocheffizientes Schaltverfahren, wie es für die Pulsmodulation typisch ist, um die gewünschte Gleichstromversorgung in einen relativ hochfrequenten Pulszustand umzuwandeln. Das System verwendet Halbleiterelemente wie Transistoren und MOSFETs, um die eingehende Wechselspannung durch Hochgeschwindigkeitsschaltung in Impulse zu zerlegen.

Durch Glättung der Stromwelle wird eine abgeflachte Gleichspannung entnommen, und da es möglich ist, bei diesem Verfahren Leistung und Signale unterschiedlicher Frequenzen zu kombinieren, kann ohne Transformator heruntergeregelt werden. Aufgrund der Komplexität des Schaltkreises muss die Steuerungsmethode jedoch sorgfältig überlegt werden, und insbesondere die schaltungstechnische Behandlung des neu entstehenden Schaltrauschens ist sehr wichtig.

Es gibt mehrere Steuerungsmethoden für Ac-Schaltadapter, die typischste ist die PWN-Methode (Pulsweitenmodulation). Die Idee besteht darin, die Spannung zu stabilisieren, indem die Breite der Pulswelle, d. h. die Ein- und Ausschaltzeit, so angepasst wird, dass die Fläche jedes Pulses gleich groß ist. Ac-Schaltadapter zeichnen sich durch einen sehr hohen Umwandlungswirkungsgrad der Stromversorgung aus, da das Ein- und Ausschalten des Stroms eine Ausgabe ohne Abfall ermöglicht.

Ac-Schaltadapter können Impulsfrequenzen von mehreren 10 kHz bis zu mehreren 100 kHz verarbeiten, was höher ist als die handelsüblichen Wechselstromfrequenzen. Dies macht große, schwere Transformatoren überflüssig, wodurch sie kompakt und leicht sind.

Wie wählt man einen Ac-Schaltadapter aus?

Auf dem Markt gibt es heute viele Ac-Schaltadapter. Wenn Sie bei der Auswahl des richtigen Adapters einen Fehler machen, können Sie Ihre elektronischen Geräte nicht nur nicht benutzen, sondern im schlimmsten Fall sogar beschädigen. Daher ist es wichtig, bei der Auswahl eines Adapters auf folgende Punkte zu achten.

1. Maximale Leistung

Der Adapter muss in der Lage sein, die richtige Spannung (V) und Stromstärke (A) für das zu verwendende elektronische Gerät zu liefern. Dies ist im Allgemeinen in der Nähe der Eingangsklemmen des elektronischen Geräts oder auf dem Typenschild angegeben. In diesem Fall sollte die Spannung genau gleich, der Strom jedoch gleich oder etwas höher gewählt werden.

2. Steckerform und Polarität

In den meisten Fällen handelt es sich bei dem Steckerteil um eine rohrförmige Elektrode, die durch Anschluss an die Kontakte der Eingangsklemmen des jeweiligen elektronischen Geräts Strom liefert. Die Form, der Innendurchmesser und die Polarität des Steckers sind bis zu einem gewissen Grad genormt, so dass ein geeigneter Stecker für die Verwendung ausgewählt wird.

Auf dem Markt sind auch Stecker erhältlich, bei denen die äußere Form und der Innendurchmesser geändert werden, aber durch die größere Anzahl elektrischer Kontakte erhöht sich der elektrische Widerstand, so dass auch die Gefahr von Kontaktfehlern usw. gegeben ist. Es ist ratsam, diese Stecker nicht zu verwenden, insbesondere bei Geräten, die mit hohen Spannungen und Strömen arbeiten.

Weitere Informationen zu Ac-Schaltadaptern

Ac-Schaltadapter mit GaN

Im Vergleich zu herkömmlichen linearen Systemen ist dieser Ac-Schaltadapter kompakt und leicht, da er ein hocheffizientes Impulsschaltsystem verwendet, aber als Stromumwandlungsadapter für PCs und Tablets hat er ein gewisses Gewicht und eine gewisse Größe. Kürzlich sind USB-Netzteile mit GaN (Galliumnitrid), einem Bauelement der nächsten Generation, auf dem Markt erschienen, die noch kompakter, leichter und effizienter in der Stromumwandlung sind.

GaN-Bauelemente haben eine wesentlich höhere Bandlückenenergie und Durchbruchsspannung als herkömmliche Si-Bauelemente und können mit höheren Geschwindigkeiten arbeiten als SiC-Bauelemente (Siliziumkarbid). Sie eignen sich daher für Schaltvorgänge bei höheren Temperaturen und Frequenzen. Die Leistungsdichte pro Flächeneinheit des Transistors kann größer sein als bei Si-basierten Bauelementen, und die Kühlfunktion kann vereinfacht werden, was zu kleineren, leichteren und effizienteren Ac-Schaltadaptern führt.

Vor diesem Hintergrund haben die Hersteller vor kurzem kompaktere tragbare USB-Ac-Schaltadapter auf den Markt gebracht, die GaN-Bauelemente verwenden.

Was ist ein Dc-Lüftermotoren?

Dc-Lüftermotoren sind motorbetriebene Lüfter, die mit Gleichstrom angetrieben werden.

Je nach Aufbau werden sie grob in Propellerlüfter, Gebläse, Querstromlüfter usw. eingeteilt, aber sie haben alle eines gemeinsam: Sie blasen Luft.

Daher ist es wichtig, die Katalogangaben zu prüfen und sie für verschiedene Anwendungen und Zwecke einzusetzen. Der gebräuchlichste Lüftermotor ist ein Propellerlüfter. Wenn Sie sich bei Ihrer Wahl nicht sicher sind, sollten Sie diesen Typ wählen.

Verwendungszwecke von Dc-Lüftermotoren

Dc-Lüftermotoren werden verwendet, um das Innere elektronischer Geräte wie Haushaltsgeräte und Büroautomationsgeräte zu kühlen, indem sie durch die Rotation des Lüfters Luft ausblasen oder konvektieren.Die Kühlung durch Dc-Lüftermotoren kann entweder durch die Ableitung interner Wärme nach außen oder durch das Einströmen externer Wärme in das Innere erreicht werden.

Die Kühlung durch Dc-Lüftermotoren basiert auf Luftkonvektion, daher muss die effizienteste Methode gewählt werden, wobei die Struktur des Geräts und die Temperatur zu berücksichtigen sind.

Das Prinzip von Dc-Lüftermotoren

Der Aufbau eines Gleichstromlüftermotors lässt sich grob in das Gehäuse, das die strukturelle Komponente darstellt, den Lüfter oder das Laufrad für den Luftstrom und den Gleichstrommotor zum Drehen des Lüfters unterteilen.

Bei Propellerlüftern ist die Richtung des Luftstroms dieselbe wie die Drehachse, was zu einer geringen Größe, einem großen Luftstrom und einer relativ leisen Drehung führt. Im Gegensatz dazu steht das Gebläse senkrecht zur Rotationsachse und der Luftaustritt ist verengt, so dass der Luftstrom konzentriert ist und ein hoher statischer Druck erreicht wird.

Aufbau von Dc-Lüftermotoren

Ein typischer Lüfter besteht aus einem Laufrad, einem Gehäuse, einer Spindel, Lagern und einer Wellendichtung.

1. Laufrad

Das Laufrad ist das Teil, das den Luftstrom erzeugt und das Herzstück des Lüfters ist. Es gibt verschiedene Arten von Laufrädern, abhängig von der Anwendung, der Umgebung und anderen Faktoren, die mit der Effizienz des Luftstroms zusammenhängen.

2. Gehäuse

Das Gehäuse ist der äußere Rahmen des Ventilators selbst und der innere Luftstromweg. Es ist der Teil, der den Einlass- und Auslassbereich des Ventilators bildet.

3. Spindel

Die zentrale Welle des Ventilators, die für die Festigkeit des Laufrads sorgt.

4. Lager

Der Teil, der die Drehbewegung der Spindel aufnimmt, sie glättet und unterstützt. Die Lager verringern Reibung und Verschleiß. Es handelt sich um ein wichtiges Bauteil, da eine schlechte Qualität zu einem Ausfall aufgrund von mechanischem Verschleiß führen kann.

Weitere Informationen über Dc-Lüftermotoren

1. Was ist der Luftstromwiderstand?

Wenn Luft in den Strömungsweg geschickt wird, tritt ein Luftströmungswiderstand in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung auf, in der sich die Luft im Strömungsweg bewegt. Je mehr Hindernisse sich im Strömungsweg befinden, die den Luftstrom blockieren, desto größer ist der Luftstromwiderstand und desto geringer ist der Luftstrom. Der Luftstromwiderstand ist Energie, die den statischen Druck im Gerät erhöht und auch als Druckverlust bezeichnet wird.

Da bei der Kühlung durch einen Ventilator ein Luftströmungswiderstand auftritt, muss die Leistung des Ventilators unter Berücksichtigung des Druckverlusts aufgrund der internen Struktur ausgewählt werden. Bei der Kühlung durch einen Lüfter ist es außerdem wichtig, die Struktur so zu gestalten, dass sie den Luftstrom nicht behindert.

Wenn mehrere Ventilatoren eingesetzt werden, um das erforderliche Luftvolumen und den statischen Druck zu erreichen, ist es auch wichtig zu überlegen, ob es am effizientesten ist, sie in Reihe oder parallel zu betreiben. Im Allgemeinen führt der parallele Einsatz von Lüftern zu einem höheren Luftdurchsatz und der Einsatz von Lüftern in Reihe zu einem höheren statischen Druck.

2. Unterschiede zu AC-Lüftermotoren

DC-Lüfter können ihre Drehzahl über den Motor und die Schaltung variieren. Bei Wechselstromlüftern hingegen ist die Drehzahl durch die Frequenz des Wechselstromnetzes festgelegt. Gegenwärtig sind Gleichstromlüfter, deren Drehzahl frei gesteuert werden kann, die Regel, und es gibt auch ACDC-Lüfter, bei denen ein Gleichstromlüfter mit Hilfe einer Wechselstromversorgung angetrieben wird.

3. Was ist ein DC-Axiallüfter?

DC-Axiallüfter sind gleichstrombetriebene Axiallüfter. Axiallüfter haben in der Mitte des Rahmens montierte Schaufeln, die die Luft von der Vorderseite der Schaufeln ansaugen und auf der Rückseite ausstoßen.

Die Richtung, in die der Lüfter die Luft schickt, ist die axiale Richtung, was die Vorteile eines hohen Luftdurchsatzes und eines geringen Geräuschpegels hat. Sie werden häufig zur Kühlung von Materialien eingesetzt, die Wärme erzeugen. Axiallüfter zeichnen sich dadurch aus, dass der Luftstrom aufgrund von Widerständen relativ wenig ansteigt oder abfällt.

4. Andere Ventilatortypen

Andere Arten von Axialventilatoren sind Radialventilatoren und Schrägstromventilatoren. Radialventilatoren blasen die Luft nicht rückwärts, sondern im 90°-Winkel zur Ansaugrichtung.

Auch Schrägstromventilatoren sind wie ein Ventilator zwischen Axial- und Zentrifugalventilatoren. Die Form der Schaufeln ermöglicht es, Luft aus der axialen Richtung anzusaugen, und es wird Druck in der diagonalen Richtung der Welle ausgeübt, um die Ausblasrichtung zu ändern und Luft auszublasen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie kompakt und leicht sind.

Radialventilatoren sind geeignet, wenn der Platz in der Anlage es nicht zulässt, dass die Luft nach hinten geblasen wird. Sie werden z. B. eingesetzt, um Luft aus dem Inneren von dicht gepackten Geräten zu saugen. Ein typischer Axialventilatormotor ist der Propellerlüfter. Ein schaufelförmiger Propeller befindet sich im Inneren des Gehäuses und dreht sich, um einen Luftstrom in Richtung der Drehachse zu erzeugen.

Da der Luftstrom in Richtung der Rotationsachse fließt, ist die Konstruktion kompakt. Ein typischer Ventilatormotor in einem Radialventilator ist ein Gebläse. Gebläse erzeugen durch die Zentrifugalkraft der zylindrisch angeordneten, nach vorne gerichteten Schaufeln einen Luftstrom in einer Richtung, die nahezu senkrecht zur Rotationsachse steht.

Was ist ein Ac-Lüftermotoren?

Ac-Lüftermotoren sind Motoren für Ventilatoren, die mit Wechselstrom betrieben werden.

Es gibt zwei Arten von Elektrizität: Gleichstromquellen und Wechselstromquellen. Bei einer Gleichstromquelle ist die Stromrichtung immer in eine Richtung gerichtet, während bei einer Wechselstromquelle die Stromrichtung zyklisch umgeschaltet wird.

In der englischen Übersetzung steht DC für Direct Current (Gleichstrom) und AC für Alternate Current (Wechselstrom). Die Abkürzungen DC und AC stehen für Gleichstrom bzw. Wechselstrom, während Ac-Lüftermotoren Motoren sind, die mit Wechselstrom betrieben werden und deren Antriebslast ein Lüfter ist.

Anwendungen von AC-Lüftermotoren

Ac-Lüftermotoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Konsumgütern bis hin zu Industrieanlagen. Das bekannteste Beispiel ist der elektrische Ventilator. Einige elektrische Ventilatoren sind mit Ac-Lüftermotoren ausgestattet. Die meisten Steckdosen im Haushalt werden mit Wechselstrom betrieben, und Ac-Lüftermotoren werden aufgrund ihrer einfachen Bauweise in Ventilatoren verwendet.

Zu den industriellen Anwendungen gehören Ventilatoren für die lokale Abluft. Sie werden bei Arbeiten unter Tage, in Abwassertanks und anderen Bereichen eingesetzt, in denen Sauerstoffmangel ein Problem darstellt.

Das Prinzip von Ac-Lüftermotoren

Bei einem Ac-Lüftermotor handelt es sich um einen Wechselstrommotor mit einem Lüfter (Flügel), der an der Wellenachse des Wechselstrommotors befestigt ist.Der Betrieb eines Wechselstrommotors besteht aus einem Stator und einem Rotor. Im Rotor entstehen Wirbelströme aufgrund von Änderungen des Magnetfelds, das erzeugt wird, wenn Strom an den Stator angelegt wird.

Infolgedessen wird ein induzierter Strom durch das so genannte “Fleming’sche Gesetz der rechten Hand (Generator)” erzeugt. Der induzierte Strom und das Magnetfeld erzeugen nach dem “Fleming’schen Gesetz der linken Hand (Motor)” Strom.

Ac-Lüftermotoren haben zwei Arten von Wechselstromversorgung: einphasig und dreiphasig; AC-Motoren laufen normalerweise nicht nur mit einphasigem Strom. Daher sind einphasige Ac-Lüftermotoren in der Regel solche mit einem eingebauten Kondensator, um die Phase vorzuschalten, oder Motoren mit einer Struktur, die als Abschattung bekannt ist.

Der Vorteil von Wechselstrommotoren ist, dass sie einfach aufgebaut sind, weniger Teile haben, robust sind und eine längere Lebensdauer haben. Der Nachteil ist, dass die Betriebsdrehzahl im Vergleich zu Gleichstrommotoren schwieriger einzustellen ist.

Da Wechselstrommotoren mit handelsüblichem Strom betrieben werden, robust und wartungsfreundlich sind, werden sie je nach Anwendung wahrscheinlich auch in Zukunft weit verbreitet sein.

Weitere Informationen über Ac-Lüftermotoren

1. Unterschiede zwischen Ac-Lüftermotoren und DC-Lüftermotoren

Der Unterschied zwischen Ac-Lüftermotoren und DC-Lüftermotoren liegt in der Stromversorgung des Lüfterantriebs: Ac-Lüftermotoren werden mit Wechselstrom betrieben, während DC-Lüftermotoren mit Gleichstrom betrieben werden.

AC-Lüftermotoren haben eine konstante Drehzahl des Lüfters (der Lüfterblätter), die von der Frequenz der AC-Stromversorgung abhängt, während DC-Lüftermotoren ihre Drehzahl kostengünstig durch eine Schaltung variieren können. Einige AC-Lüftermotoren haben auch einen AC/DC-Lüfter, bei dem der DC-Motor von der AC-Stromversorgung betrieben wird.

2. Was ist ein AC-Axiallüfter?

Ein AC-Axiallüfter ist ein Axiallüfter, der von einem Wechselstrommotor angetrieben wird. Ein Axiallüfter ist ein Lüfter, bei dem die Richtung des Luftstroms mit dem Lüfter axial ist. Der Wind wird in der Richtung erzeugt, die senkrecht zur Drehrichtung der Flügel steht, die den Wind erzeugen (axiale Richtung).

Er wird häufig zur Kühlung von Maschinen eingesetzt, die Wärme erzeugen. Axiallüfter zeichnen sich dadurch aus, dass der Luftstrom aufgrund von Widerständen relativ wenig ansteigt oder abfällt. Neben den Axialventilatoren gibt es auch Radialventilatoren und Schrägstromventilatoren mit unterschiedlichen Strömungsrichtungen.

Radialventilatoren sind Ventilatoren, die den Luftstrom orthogonal zu Axialventilatoren erzeugen, wobei der Luftstrom in Zentrifugalrichtung verläuft. Schrägstromventilatoren sind wie Ventilatoren zwischen Axial- und Radialventilatoren angesiedelt. Sie saugen Luft aus der axialen Richtung an und stoßen Luft in der diagonalen Richtung der Welle aus. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie kompakt und leicht sind.

3. Aufbau von AC-Lüftern

Ein typischer Ventilatoraufbau besteht aus einem Laufrad, einem Gehäuse, einer Hauptwelle und Lagern.

• Laufrad
  Es ist der Teil, der den Luftstrom erzeugt und das Herzstück des Ventilators. Es ist für die Effizienz des Luftstroms verantwortlich, und es gibt verschiedene Typen, je nach Anwendung und Umgebung.
• Gehäuse
  Der äußere Rahmen des Ventilators selbst und der innere Luftstromweg, der den Ansaug- und Ausblasbereich des Ventilators bildet.
• Hauptwelle
  Die zentrale Welle des Ventilators, die für die nötige Stabilität des Laufrads sorgt.
• Lager
  Das Teil, das die Drehbewegung der Spindel aufnimmt und die Spindel stützt, während es ihre Bewegung ausgleicht. Die Lager verringern Reibung und Verschleiß. Dies ist ein wichtiges Teil, da schlechte Qualität in diesem Bereich zu mechanischem Verschleiß und anderen Ausfällen führen kann.

Was ist ein Schleifringe?

Ein Schleifring ist ein rotierendes Verbindungsstück, das Strom oder elektrische Signale von außerhalb des Rotationskörpers übertragen kann.

Leistung und Signale werden über einen Metallring auf dem rotierenden Körper und Bürsten auf der festen Seite übertragen. Sie werden zur Messung von Schwingungen, Spannungen und Axialkräften am rotierenden Körper und zur Übertragung kleinster Signale zu Kontrollzwecken verwendet. Häufig werden sie auch als Zuleitungen zur Stromversorgung von rotierenden Körpern verwendet.

Es gibt zwei Haupttypen von Schleifringen: wellenendmontiert und hohl. Der wellenendmontierte Typ wird am Ende des rotierenden Elements befestigt. Bei der hohlen Ausführung wird ein Ringblock in die rotierende Welle eingesetzt. Außerdem gibt es zwei Arten: eine, bei der Ring und Bürste integriert sind, und eine, bei der Ring und Bürste getrennt sind.

Verwendung von Schleifringen

Schleifringe gibt es für niedrige Drehzahlen bis hin zu hohen Drehzahlen von 20.000 U/min. Sie sind auch für große Ströme von 3.000 A oder mehr erhältlich und werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, die von Experimenten und Entwicklungen bis hin zu Geräten reichen.

Sie werden zur Stromversorgung von Windturbinen, Werkzeugmaschinen, Zentrifugen, Rührwerken, Roboterarmen, Kränen, Überwachungskameras, Hubschraubern, Drehtischen, Trommelheizungen, Radarantennen und anderen Heizungen und Motoren mit rotierenden Körpern eingesetzt.

Auch in der Halbleiterfertigung, in medizinischen Geräten wie Computertomographen, in der zerstörungsfreien Prüfung und in akustischen Geräten finden sie eine breite Anwendung. Sie werden auch zur Messung von Temperatur, Dehnung und Drehmoment in rotierenden Körpern verwendet.

Das Prinzip der Schleifringe

Ein ringförmiges Elektrodenteil (Ringeinheit) wird an einer rotierenden Welle, z. B. einem Drehteller eines rotierenden Körpers, befestigt. Ein bürstenartiges Elektrodenteil berührt den Umfang und die Seiten der Ringeinheit und überträgt Strom und Signale über die Kontaktstelle als Kontaktpunkt.

Selbst wenn sich die Ringeinheit dreht, ist sie immer in Kontakt mit den Bürsten, was eine stabile Stromzufuhr und Signalübertragung ermöglicht. Die Ringeinheit ist mit Lagern versehen, um die Bürstenseite zu stützen.

Für die Kontaktstellen zwischen dem Ring und der Bürste im Schleifring werden Edelmetalle wie Kupfer und Silber verwendet, um den Übergangswiderstand zu stabilisieren, ohne dass die Gefahr von Leckagen besteht. Für den Ring werden Bronze, Silber und Gold verwendet, während für den Bürstenteil Kohle-, Kupfer- und Silberlegierungen eingesetzt werden.

Schleifringe sind zwangsläufig größer, wenn viele Leistungs- und Signaldrähte vorhanden sind. Außerdem unterliegen sie einem gewissen Verschleiß und müssen regelmäßig gewartet werden.

Weitere Informationen über Schleifringe

1. Die Rolle der Bürsten in einem Schleifring

Schleifringe übertragen und empfangen von der elektrischen Ausrüstung auf dem rotierenden Körper zur stationären Seite mit Hilfe von Bürsten, die als Kontakte fungieren. Da die Bürsten immer in Kontakt mit dem rotierenden Körper sind, kann die Übertragung und der Empfang in jeder 360°-Position des rotierenden Körpers erfolgen, ohne dass sich die Drähte verdrehen oder in der Welle verfangen.

Die Anzahl der Bürsten (Kontakte) hängt von der Anzahl der Signale ab, die zwischen dem rotierenden Körper und der stationären Seite übertragen und empfangen werden müssen. Je mehr Kommunikationsvorrichtungen vorhanden sind, desto mehr Bürsten werden benötigt, so dass der Schleifring insgesamt sehr groß wird.

In diesem Fall kann die Anzahl der Bürsten durch serielle Kommunikation oder CAN-Kommunikation, wie sie in Autos verwendet wird, reduziert werden.

2. Nachteile von Schleifringen

Ein Nachteil von Schleifringen ist die Möglichkeit von Kontaktfehlern aufgrund von Bürstenverschleiß. Da die Bürsten in physischem Kontakt mit den rotierenden Teilen stehen, kann es mit der Zeit zu Kontaktausfällen kommen.

Insbesondere bei Geräten, die im Freien eingesetzt werden, können die Bürsten durch Sand, Staub oder eindringendes Wasser vorzeitig beschädigt werden, wenn sie nicht durch ein abgedichtetes Gehäuse geschützt sind. Es ist daher gängige Praxis, die Lebensdauer der Bürsten zu verlängern, indem sie alle paar Jahre gereinigt und geschmiert werden.

Das dabei verwendete Schmiermittel sollte leitfähig sein. Wenn es nicht leitfähig ist, besteht die Gefahr eines schlechten Stromflusses im Bürstenteil, was zu einer schlechten Verbindung zwischen der Rotorseite und der stationären Seite führt.

Die Lebensdauer des Bürstenteils liegt im Allgemeinen zwischen 10 Millionen und 100 Millionen Umdrehungen und kann je nach Hersteller bis zu 500 Millionen Umdrehungen betragen. Beim Einsatz in langlebigen Geräten muss der Bürstenteil regelmäßig gewartet werden.

Was ist ein Thermostate?

Ein Thermostat ist ein Element, das zur Temperaturregelung eingesetzt wird.

Es ist für die Steuerung der Betriebssignale für Kühl- und Heizgeräte auf der Grundlage der Ergebnisse der Temperaturerfassung verantwortlich. Die allgemeine Funktion eines Thermostats besteht darin, die Temperatur zu erfassen, aber einige Produkte können auch mit einer Funktion ausgestattet sein, die anormale Temperaturerhöhungen erkennt und Übertemperaturen verhindert.

Verwendungszwecke von Thermostaten

Thermostate werden in der Regel verwendet, um entweder die Ober- oder die Untergrenze einer Temperatureinstellung zu regeln, wie z. B. bei einem Temperaturerhitzer für einen Wassertank, wobei die begleitenden Funktionen der Steuerung je nach Anwendung variieren.

Es gibt auch andere Arten von Thermostaten, z. B. solche für Präzisionsklimageräte, die sowohl die Ober- als auch die Untergrenze regeln und einen festen Temperaturbereich vorgeben, oder solche, die nicht nur die Ober- und Untergrenze der eingestellten Temperatur regeln, sondern auch verhindern, dass die Temperatur auf ein anormales Niveau ansteigt, oder eine bestimmte Temperatur erkennen.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen, in elektrische Schaltkreise eingebauten Ventilen werden einige direkt als Öffnungs-/Schließventile in Flüssigkeitskreisläufe eingebaut, z. B. zur Steuerung des Kühlwasserdurchflusses im Maschinenraum. Der Vorteil gegenüber anderen Arten von Temperaturfühlern ist in jedem Fall, dass sie kleiner dimensioniert werden können.

Das Prinzip des Thermostats

Unter den Thermostaten nutzen Bimetall-Thermostate das Phänomen, dass sich Metall unter Wärmeeinwirkung ausdehnt und zusammenzieht. Bei Bimetallen, die aus verschiedenen Metallen zusammengeschichtet sind, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen den Metallen unterschiedlich, so dass sich das gesamte Bimetall in Richtung des Metalls mit einem relativ niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten wölbt, da sich das Metall bei Temperaturänderungen unterschiedlich stark ausdehnt und zusammenzieht.

Diese Krümmung des Bimetalls kann genutzt werden, um einen Schaltkreis zu schaffen, in dem sich die Kontakte in Abhängigkeit von der Temperatur öffnen und schließen. Indem man einen beliebigen Schwellenwert für das Öffnen und Schließen der Kontakte festlegt, lassen sich Schaltungen steuern, bei denen die Stromversorgung der Wärme- oder Kältequelle bei einer bestimmten Temperatur ein- und ausgeschaltet wird.

Ein weiterer Vorteil dieses Mechanismus ist, dass das Element kleiner gebaut werden kann, da es direkt die Temperaturempfindlichkeit des Bimetalls nutzt, anstatt die Temperatur zu messen und dann elektrisch zu steuern. Wird der Thermostat in einen Flüssigkeitskreislauf als Öffnungs-/Schließventil eingebaut, anstatt als Kontaktstelle in einem Kreislauf verwendet zu werden, kann er auch ein Regelventil darstellen, das sich als Reaktion auf Temperaturänderungen schrittweise öffnet.

Arten von Thermostaten

Thermostate sind Geräte zur Temperaturregelung, und verschiedene Arten von Thermostaten werden für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt.

1. Elektronische Thermostate

Elektronische Thermostate regeln die Temperatur nicht durch Bewegungssignale, sondern durch Computersteuerung. Dies ermöglicht eine präzisere Temperaturregelung in der Betriebsumgebung.

Die Temperaturregelung kann auch automatisch erfolgen, was eine angemessene Temperaturregelung und Kosteneinsparungen in Bezug auf Strom und andere Kosten ermöglicht. Das Einsatzgebiet liegt hauptsächlich im industriellen Bereich, wo es zur Regelung der Kühlwassertemperatur von Motoren und der Temperatur in Foliengewächshäusern in der Landwirtschaft weit verbreitet ist.

2. Bimetallische Thermostate

Bimetall-Thermostate werden durch Laminieren zweier Metallarten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt. Wenn die Temperatur auf die eingestellte Temperatur ansteigt, trennen sich die aus den beiden Metallen bestehenden Kontaktstellen, so dass der Stromkreis unterbrochen werden kann.

Thermostate, die nach diesem Prinzip arbeiten, werden als Bimetall-Thermostate bezeichnet. Bimetallthermostate werden in Kühlschränken und Gas-Wassererhitzern in normalen Haushalten verwendet.

Wegen ihres einfachen Aufbaus und ihrer genauen Temperaturregelung werden sie auch in vielen Industrieprodukten eingesetzt. Sie zeichnen sich auch dadurch aus, dass sie aus Metall bestehen und daher auch nach längerem Gebrauch nicht brechen können.

3.Flüssigkeitsausdehnungsthermostate

Flüssigkeitsausdehnungsthermostate sind so aufgebaut, dass eine Flüssigkeit mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Metallrohr eingeschlossen ist. Durch die Ausdehnung der eingeschlossenen Flüssigkeit werden die Kontaktstellen betätigt, wodurch die Temperatur geregelt wird.

Bei Verwendung von Metall als Flüssigkeit zeichnet sich die Temperaturmessung durch einen höheren Genauigkeitsgrad aus. Aus diesem Grund werden sie häufig in Koch- und Kühlgeräten eingesetzt, wo eine präzise Temperaturmessung erforderlich ist.

Thermostate mit Flüssigkeitsausdehnung zeichnen sich auch durch ihre Fähigkeit aus, die elektrische Kapazität zu erhöhen. Durch die Erhöhung der elektrischen Kapazität kann ein breiterer Temperaturbereich erfasst werden. Daher werden sie häufig in großen Fabriken und anderen industriellen Bereichen eingesetzt, in denen eine Temperaturerfassung über einen großen Bereich erforderlich ist.

Was ist ein Kameramodul?

Ein Kameramodul ist ein industrielles Gerät, das ähnlich aufgebaut ist wie eine Spiegelreflexkamera für Endverbraucher. Kameramodule können in Objektive und Kameras unterteilt werden. Es gibt ein Teil, das als Fassung bezeichnet wird und das Objektiv mit der Kamera verbindet, und die Objektive können ausgetauscht werden, solange die Fassung demselben Standard entspricht. Es gibt zwei Arten von Kameraelementen: CMOS und CCD. Außerdem gibt es zwei Arten von Bildausschnittverfahren: Global Shutter und Rolling Shutter.

Anwendungen von Kameramodulen

Kleine Kameramodule werden als Kameras in Smartphones und PCs, in Geldautomaten und zur Gesichtserkennung in Verkaufs- und Fahrkartenautomaten eingesetzt. Relativ große Kameramodule werden als Sicherheitskameras, Fahrzeugkameras und in Industrieanlagen zu Prüf- und Messzwecken eingesetzt.

Funktionsweise der Kameramodule

Bei Kameramodulen wird das durch das Objektiv einfallende Licht auf dem fotografischen Element geformt und in ein elektrisches Signal umgewandelt, um ein Bild zu erfassen.
Es gibt zwei Haupttypen von Fotoelementen, CMOS und CCD: CMOS kann mit geringem Stromverbrauch betrieben werden, während CCDs einen Global Shutter haben, der später beschrieben wird. Beide Sensoren wandeln das in die Fotodiode eintretende Licht in elektrische Signale um, die dann durch CDS, AGC und ADS, die hinter der Fotodiode installiert sind, in stabile digitale Signale mit Rauschunterdrückung umgewandelt werden. Die digitalen Signale werden von der Bildverarbeitungseinheit als Bilddaten ausgegeben.

Der Unterschied zwischen einem Global Shutter und einem Rolling Shutter wird erläutert. Bei einem Global Shutter wird das Licht, das auf unzählige Fotodioden trifft, zum gleichen Zeitpunkt in ein elektrisches Signal umgewandelt. Rolling Shutter wandeln das Licht in einer spiralförmigen Abfolge in elektrische Signale um. Im Prinzip nimmt ein Rolling Shutter ein Bild eines sich schnell bewegenden Motivs auf, wodurch das Motiv schräg gestellt und verzerrt wird. Die vom Kameramodul aufgenommenen Bilder können farbig oder monochrom sein. In einem Farbsensor sind Fotodioden, die eine einzelne Farbe aus den drei Farben Blau, Rot und Grün unterscheiden können, in einer verschachtelten Anordnung, dem so genannten Bayer-Sensor, angeordnet. Eine einzelne Fotodiode kann nur Farbinformationen für eine einzige Farbe erhalten, aber durch die Gewinnung von Informationen von den umliegenden Fotodioden, die für andere Farben zuständig sind, werden Informationen für alle drei Farben von einer einzelnen Fotodiode in einer pseudo-simulierten Weise erhalten.

Markt für Kameramodule

Der weltweite Markt für Kameramodule entwickelte sich ab 2020 gut und wird voraussichtlich weiter stark wachsen.

Die Kameras in Smartphones und anderen mobilen Geräten haben seit etwa 2015 begonnen, sich in Richtung Multikameras zu bewegen und sich von Einzel- zu Dual-, Triple- und Quad-Kameras zu entwickeln.

Neben höherer Bildqualität, AF-, Zoom- und Weitwinkelfunktionen wird erwartet, dass die Integration von Sensorkameramodulen wie ToF und LiDAR weiter zunehmen wird, einschließlich verbesserter AF-Leistung in dunklen Bereichen, verbesserter Gesichtserkennungsgenauigkeit und Verwendung in Virtual-Reality- (VR) und Augmented-Reality-Funktionen (AR).

Auf dem Automobilmarkt steigt die Anzahl der Kameras pro Fahrzeug für den Einsatz in modernen Fahrerassistenzsystemen (ADAS).

Auch in der Unterhaltungselektronik und in der Industrie dürfte die Nachfrage nach intelligenten Produkten, Assistenzrobotern und Drohnen steigen, da hier Arbeitskräfte eingespart werden können und die Sicherheit und Abgeschiedenheit im Vordergrund steht.

Die Weiterentwicklung der Linsen, aus denen die Kameramodule bestehen, die Verwendung neuer Materialien und die Entwicklung von Technologien wie MEMS (mikroelektromechanische Systeme) erhöhen den Wert der Kameramodule.

Kameramodule für Automobilanwendungen

Die Nachfrage nach Kameramodulen für Kraftfahrzeuge verlagert sich rasch von Anwendungen zur Überwachung des toten Winkels, die herkömmliche Spiegel ersetzen, hin zu Sensoranwendungen aufgrund der wachsenden Nachfrage nach fortschrittlichen Sicherheitsunterstützungssystemen (ADAS) und automatisiertem Fahren.

Zusammen mit fortschrittlicher Optik, Bildverarbeitung und Kommunikationstechnologien spielen sie eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung einer „sicheren“ Automobilgesellschaft.

Es gibt eine Vielzahl von Kameramodulen für den Einsatz im Fahrzeug, darunter.

• Kameramodule für die Frontüberwachung
  Sie überwachen die Situation in Fahrtrichtung des Fahrzeugs und unterstützen das sichere Fahren.
• Kameramodule für Drive-Recorder
  Sie dienen der ständigen Videoaufzeichnung der Situation vor und im Fahrzeug, während das Fahrzeug in Bewegung ist oder steht.
• Kameramodule zur Fahrerüberwachung
  Sie dienen zur Überwachung des Fahrers während der Fahrt und für Gefahrenvorhersagesysteme, z. B. bei Wegschauen oder Einschlafen am Steuer.
• Rundumsicht-Kameramodule
  Sie dienen zur Gewährleistung der Sicherheit durch die Beseitigung von 360°-Toten Winkeln rund um das Fahrzeug.