Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Ziel des Vorhabens besteht darin, den Stand-by-Energieverbrauch von Netzger\u00e4ten f\u00fcr Standard-Sprechanlagen in Mehrdrahttechnik um ca. 80-90% zu reduzieren.
\nDer Anlass f\u00fcr diese Entwicklung ist darin begr\u00fcndet, dass auf Grund der gro\u00dfen Anzahl der im Markt befindlichen Standard-Sprechanlagen ein erhebliches Energie-Einsparpotenzial besteht, indem der normalerweise st\u00e4ndig am Netz angeschlossene Transformator des Netzger\u00e4tes prim\u00e4rseitig in einen Stand-by-Modus versetzt wird, solange nicht geklingelt oder gesprochen wird. W\u00e4hrend der Stand-by-Zeit, die mit einem zeitlichen Anteil von mehr als 99% gegen\u00fcber der eigentlichen Betriebs-zeit\/Sprechzeit absolut dominiert, l\u00e4sst sich eine durchschnittliche Einsparung von 8 VA realisieren. Diese Zahl ergibt sich daraus, dass ein Netzger\u00e4t durchschnittlich ca. 9 VA im Leerlauf konsumiert, w\u00e4hrend die neu zu entwickelnde Stand-by-Schaltung bei unter 1 VA liegen w\u00fcrde. Hochgerechnet auf die in Deutschland installierten Standard-Sprechanlagen liegt das theoretische Prim\u00e4renergie-Einsparpotenzial bei ca. 600.000 MWh.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAls Basis f\u00fcr die Entwicklung dient ein durch GROTHE bereits zur Marktreife gef\u00fchrter Klingeltransformator mit reduziertem Stand-by-Verlust, der folgenderma\u00dfen funktioniert:
\n\u00b7\tPrim\u00e4rseitig wird der Strom im Stand-by-Betrieb durch einen zus\u00e4tzlichen Vorwiderstand reduziert. Diese Reduktion ist so bemessen, dass sekund\u00e4rseitig immer noch eine kleine Restspannung (=Sensorspannung) verbleibt, die mit Hilfe einer Auswertelektronik (=Stromsensor) \u00fcberpr\u00fcft, wann tats\u00e4chlich Strom gebraucht wird.
\n\u00b7\tRegistriert der Stromsensor durch einen nun eingeschalteten Verbraucher einen Sekund\u00e4r-Strom, der eine vorher definierte Schaltschwelle \u00fcberschreitet, so wird prim\u00e4rseitig der Vorwiderstand durch ein Relais (mechanisch oder elektronisch als TRIAC) \u00fcberbr\u00fcckt. Nun steht die volle Nennspannung bzw. der volle Nennstrom zur Verf\u00fcgung.
\nDie f\u00fcr ein Netzger\u00e4t gegen\u00fcber dem ECO-Klingeltransformator zus\u00e4tzlich zu erf\u00fcllenden Funktionen wurden in der Produkt-Spezifikation mit folgenden wesentlichen Punkten festgehalten:
\n–\tNetzger\u00e4te m\u00fcssen au\u00dfer der Wechselspannung auch eine geregelte Gleichspannung oder mehrere verschiedene geregelte Gleichspannungen zur Verf\u00fcgung stellen. Damit k\u00f6nnen Mith\u00f6rsperren, Tongeneratoren oder NF-Verst\u00e4rker gespeist werden.
\n–\tAusgel\u00f6st durch eine Klingeltaster-Bet\u00e4tigung wird die ECO-Schaltung aufgehoben. F\u00fcr eine zeit- oder funktionsabh\u00e4ngige Einschaltzeit sind alle Netzger\u00e4tefunktionen verf\u00fcgbar.
\nIm n\u00e4chsten Schritt wurde das Pflichtenheft erarbeitet. Hier haben wir Technologiealternativen in Brainstorming-Meetings erarbeitet und analysiert und daraus resultierend die weiterzuverfolgende(n) Alternative(n) festgelegt. Dabei kam im Wesentlichen heraus, dass
\n–\tes bei einfachen Standard-Anlagen (ohne Mith\u00f6rsperre, Tonruf und NF-Verst\u00e4rkung) ausreicht, einen weiteren Stromsensor in die Ausgangsleitung der Gleichstromversorgung zu legen;
\n–\tbei Anlagen mit Mith\u00f6rsperre ggfs. erg\u00e4nzend zum Stromsensor noch eine zeitlich gesteuerte Abschalt-Vorrichtung vorgesehen werden muss.
\nIn der Phase Funktionsmuster wurden die Funktionsverkn\u00fcpfungen \u00fcbersichtlich dargestellt und erste Baugruppenstrukturen definiert. Nachdem aus den Funktionsverkn\u00fcpfungen Schaltpl\u00e4ne erstellt worden sind, konnten Funktionsmuster aufgebaut werden, die nicht nur eine Pr\u00fcfung der elektrischen Schaltkreise erm\u00f6glichten, sondern bei denen auch schon geometrische Gesichtspunkte analysiert werden konnten. Dabei wurden Funktionstests auch an real existierenden Anlagen durchgef\u00fchrt, da Leitungsmaterial, Leitungswiderst\u00e4nde, Impedanzen, St\u00f6reinstrahlungen durch andere Verbraucher (Aufzug-Antriebe mit hohen Leistungen etc.) einen gro\u00dfen Einfluss auf die sichere Funktion haben k\u00f6nnen. Dabei musste insbesondere die Schaltschwelle in kleinen Schritten optimiert werden (derzeit ca. 50mA).
\nWeiterhin wurde eine Konstruktions-FMEA (Fehler-M\u00f6glichkeits- und Einflussanalyse) durchgef\u00fchrt, bei der auf einer theoretischen Basis Fehlerzust\u00e4nde (\u00dcberlast, Kurzschluss, Fehlbedienung etc.) dargestellt wurden. Schlie\u00dflich wurden auch die einzelnen Komponenten in einer St\u00fcckliste zusammengefasst und das Design des Geh\u00e4uses festgelegt sowie ein erster Entwurf des Geh\u00e4useaufdrucks angefertigt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
F\u00fcr die Netzger\u00e4te-Funktionen wird zun\u00e4chst eine Gleichspannung erzeugt. Zus\u00e4tzlich zu der bereits durch den ECO-Klingeltransformator bekannten Schaltung wird ein weiterer Stromsensor S2 vorgesehen, der registriert, ob z.B. ein Telefonh\u00f6rer abgehoben wurde und ein Gleichstrom flie\u00dft. \u00dcber einen zweistufigen Verst\u00e4rker wird der Strom so verst\u00e4rkt, dass er ebenso wie der Verst\u00e4rker des Klingeltransformators \u00fcber einen Widerstand einen TRIAC einschalten und die geforderte Leistung freigeben kann. Dabei konnte die optimale Dimensionierung der Bauteile nur durch viele Versuche im Labor und in der Praxis (reales Umfeld) schrittweise ermittelt werden.
\nSobald keine Gleichstromanforderung mehr vorliegt, sperren die Transistoren des Verst\u00e4rkers V2 und damit auch der TRIAC TRI1 im Schalter-Kreis. Der ECO-Modus ist wieder eingeschaltet.
\nDa es sich hierbei nur um eine Grundsatzentwicklung handelte, sollten f\u00fcr die vielen aufw\u00e4ndigeren Varianten (Sprechanlagen in BUS-Technik, mit Mith\u00f6rsperren, Namensschildbeleuchtung etc.) detailliertere Untersuchungen erfolgen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Es ist geplant, den Prototypen w\u00e4hrend der n\u00e4chsten Messe Light & Building Anfang 2004 auszustellen und im Gespr\u00e4ch mit Kunden die Marktakzeptanz zu pr\u00fcfen. Weiterhin sollen die Ergebnisse auch demn\u00e4chst in verschiedenen Branchen-Gremien vorgestellt und diskutiert werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass durch das w\u00e4hrend der letzten Monate entwickelte Netzger\u00e4t mit ECO-Modus die Stand-by-Verluste signifikant reduziert werden k\u00f6nnen, wobei der technische Mehr-aufwand vertretbar ist und Einschr\u00e4nkungen in Qualit\u00e4t und Benutzer-Komfort nicht vorhanden sind.
\nDa die Standard-Sprechanlagen einen zunehmend kleineren Marktanteil haben werden und durch aufw\u00e4ndigere, teils digitale Systeme ersetzt werden, w\u00e4re es sinnvoll, in einem Folgeprojekt M\u00f6glichkeiten zu analysieren, auch diese Systeme bez\u00fcglich der Stand-by-Verluste zu optimieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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