Ziel der Entwicklung
Es ist bekannt, dass die auf dem Markt befindlichen Wärmeflusssensoren teuer und aufwändig in der Herstellung sind (basieren auf dem Seebeck-Effekt). Zudem ist die erreichbare Signalqualität eher bescheiden. In diesem Projekt sollte ein Sensor entwickelt werden, der als funktionale Einheit über in Reihe geschaltete Temperaturdioden verfügt, die zudem über eine Brückenschaltung betrieben werden.
Vorteile und Lösungen
Fast ausschließlich alle Wärmestrom-Sensoren, die auf dem Markt verfügbar sind, arbeiten nach dem Seebeck-Effekt. Der neu entwickelte Sensor hat gegenüber den bis jetzt käuflichen Varianten gleich mehrere Vorteile: erstens hat er einen größeren Signalhub, zweitens kann man auch absolute Temperaturen messen und drittens ist er erheblich preisgünstiger. Zudem ergibt sich die Möglichkeit der Selbstdiagnose, z.B. durch den Betrieb der Dioden in Sperrrichtung, um zu prüfen, ob nach wie vor ein diodentypisches Verhalten vorliegt.
Die im Projektantrag dargestellte Variante, sah die Realisierung des Sensors mittels Waferstapel vor. Dies wurde durch ein Layout mit zwei gegenüberliegenden Leiterkarten und einer dazwischenliegenden Quarzglasschicht hergestellt. Damit wurde ein schnelles und preisgünstiges Verfahren entwickelt. Die Funktion der Chips wurde durch unabhängige Messungen des Fraunhofer Institutes Freiburg (IPM) überprüft.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die neue Entwicklungsplattform beinhaltet:
– Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Oberflächentemperatur- sowie Wärmestrommesstechnik
– kleine, kostengünstiger Sensorelemente
– die physikalische Größe Temperatur kann nicht nur als präziser Absolutwert, sondern auch hochdynamisch als vektorielle Größe erfasst werden.
Der neuartige Wärmestromsensor bildet eine solide Ausgangsbasis für die Entwicklung kundenspezifischer Lösungen und Anwendungen im Bereich der stetig wachsenden industriellen Oberflächentemperatur- sowie Wärmestrommesstechnik.
Der Zielmarkt umfasst vor allem den Bereich der Gebäudedämmung zu Reduktion der Heizkosten, Überwachung und Monitoring von Versorgungsleitungen (z.B. Fernwärme) und die Überwachung und Optimierung von energieelektrischen Antrieben. Die Integration innovativer hochauflösender Temperatursensoren mit einem mehrdimensionalen Kennlinienfeld ermöglicht die Bereitstellung umfassender Funktionen zur industriell zunehmend relevant werdenden Selbstdiagnose. Entsprechende neuartige Wärmestromsensoren können nicht nur herkömmliche Primärwandler zur Ermittlung von Wärmeenergiemengen ergänzen oder ersetzen, wie diese beispielsweise in herkömmlichen Heizkostenverteilern Anwendung finden, sondern bieten sich insbesondere hinsichtlich der präzisen Messung von Oberflächentemperaturen an. Im vorliegenden Fall kommen als potenzielle Kunden Hersteller von Messtechnik für die oben genannten Endmärkte in Frage.
