int Switch; – Es geht auch ohne Nullleiter!

int Switch;

Conrad ist es ein besonderes Anliegen, junge Menschen zu fördern, die sich technischen Herausforderungen stellen. Dabei freuen wir uns natürlich umso mehr, wenn ein von uns gesponsertes Projektteam für seine innovativen Ideen ausgezeichnet wird. Dem Projektteam der HTL Wien 3 Rennweg, bestehend aus den Schülern Alexander Weyrosta, Haris Ismajloski, Philipp Cserny und Philipp Krepela ist diese Leistung mit ihrem Diplomarbeitsprojekt int Switch; nun gelungen. Beim 10 Jahre Jubiläum des Bosch Technik fürs Leben-Preis erreichten sie in der Kategorie Energie- und Gebäudetechnik sowie Gebrauchsgüter 2017 den ersten Platz.

Bosch Technik fürs Leben-Preis

Bereits seit 2007 wird der Bosch Technik für Leben-Preis jährlich an die besten Technik-Talente der österreichischen HTLs verliehen, mit dem Ziel, Österreichs Techniker-Nachwuchs zu fördern. Der HTL-Wettbewerb findet in drei Kategorien statt: Mobilitätstechnik, Industrietechnik, Energie- und Gebäudetechnik sowie Gebrauchsgüter. Ganze 48 Projektgruppen – 133 Schülerinnen und Schüler aus 21 HTLs in acht Bundesländern – hofften heuer auf den begehrten Preis.

Das Projekt int Switch;

Ausgangssituation

Die Idee hinter int Switch; entstand, nachdem sich zwei Teammitglieder die Schwierigkeiten beim Einbau von intelligenten Schaltersystemen veranschaulichten. Dabei stießen sie auf ein weitverbreitetes Problem: In den meisten Häusern und Wohnungen sind keine Nullleiter in die Schalterdosen eingezogen, da diese für normale Lichtschalter nicht benötigt werden. Das Verlegen einer neuen Leitung oder das Teilen einer Vorbeilaufenden ist ohne Elektriker nicht möglich. Außerdem können solche Umbauten in Mietwohnungen/-häusern problematisch sein, da sie schwer reversierbar sind. Will man jedoch Funkschalter oder ähnliche intelligente Schaltersysteme verbauen, wird diese zusätzliche Leitung zur Versorgung der internen Schaltungen verwendet. Zum Betrieb von elektronischen Systemen werden immer zwei Phasen (Leitungen) benötigt, eine positive und eine negative. Trennt man eine davon kann kein Strom mehr durch die Schaltung fließen und die verbauten Komponenten bleiben ausgeschalten. Damit dieses Problem umgangen werden kann, muss entweder eine Batterie oder ein Akku verbaut werden, also eine interne Spannungsversorgung.

Oftmals schrecken technisch nicht versierte Menschen vor dem Aufwand der Installation zurück und verzichten auf die bereits verfügbaren Lösungen. Dies führt zu einer langsameren Verbreitung von Home Automation Systemen und verkleinert den Markt für die Hersteller.

Die Idee

An diesem Punkt setzte die Diplomarbeit der Schüler der HTL Wien 3 Rennweg an. Die Projektgruppe beschäftigte sich mit der Entwicklung eines Funkschaltersystems, welches ohne Nullleiter auskommt.

Nachdem diese grundsätzlichen Überlegungen stattgefunden hatten, wurden Lösungen zur Verlängerung der Laufzeit gesucht. Dabei stieß das Team auf eine Technologie namens Energy Harvesting, welche Einflüsse der Umgebung in elektrische Energie umwandelt. Viele kennen diese Art der Stromgewinnung von Solarpanels, welche die Strahlung der Sonne in elektrische Ladung umwandeln. Im Laufe des Projekts wurden verschiedene Arten der Energiegewinnung getestet und teilweise auf Testplatinen umgesetzt.

Die Schüler entschieden sich den Peltier Effekt, welcher mit dem Temperaturunterschied an den zwei Seiten des Elements arbeitet, zu nutzen. Diese Bauteile werden oftmals in kleineren Kühlschränken oder ‐taschen verwendet, können jedoch auch zur Gewinnung von Energie benutzt werden. Die finale Lösung stellte eine Kombination aus einem Peltier Element und einer speziell entwickelten Dioden‐Schaltung dar, welche genügend Energie erzeugt, um den Schalter zu versorgen. Beim int Switch; wird das Peltier Element zwischen der „warmen“ Schaltung und einem Kühlkörper betrieben. Dadurch wird eine dauerhafte Erzeugung von Energie gewährleistet.

Außerdem wurde eine Applikation für Android Smartphones entwickelt, die eine Änderung der Konfiguration während des Betriebs erlaubt. Dafür wird NearField Communication-Technologie (NFC) verwendet. Die Gehäuse für den Haupt‐ und Funkschalter wurden mit einem 3D‐Drucker erstellt und können ähnlich einem handelsüblichen Funkschaltersystem angebracht werden.

Gehäuse Schalter

Das Endergebnis

int Switch; ist ein intelligentes und programmierbares Funkschaltsystem, welches sich durch Energy Harvesting selbst versorgt. Daher wird kein Nullleiter benötigt und der Benutzer spart sich den Aufwand, diese Leitung extra einzuziehen. Dennoch lässt sich int Switch; in eine Standard Unterputz‐Einbaudose einbauen. Dadurch wird beim Einbau viel Zeit bzw. Geld gespart und auch Mietwohnungen/-häuser können mit diesem Home Automation System versehen werden. Der Funkschalter kann mit den eingebauten Klebestreifen an jeder Oberfläche angebracht werden und wird über eine Knopfzelle mit Energie versorgt. Außerdem wird kein externer Server zur Steuerung benötigt, wodurch das System wesentlich modularer und mobiler wird. Ansonsten soll es alle Vorteile eines handelsüblichen programmierbaren Schalters bieten und über eine App einstellbar sein.

Technologieschema int Switch;

Technologieschema int Switch;

Wenn du nun inspiriert wurdest und auch eine kreative und interessante Idee hast – die du Conrad vorstellen willst – sende uns dein Konzept an sponsoring@conrad.at. Wichtig dabei ist, dass du dein Projekt auch verwirklichen kannst und willst. Wir werden deine Idee gerne prüfen und uns mit dir in Verbindung setzen. Wenn uns deine Idee begeistert, finden wir einen Weg, wie wir dich unterstützen können.


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