Das smart Haus

Konzept der Zukunft

power models

Details

3D-Modell

Die Maße des 3D­Modells wurden auf 156 x 101 x180 mm festgelegt um ideale Voraussetzungen für den Raspberry Pi, die entworfene Schaltung und die Photovoltaikpaneele zu schaffen. Das Modell besitzt ein abnehmbares Dach, welches den ungehinderten Zugang zum Innenleben des Hauses gewährleisten soll. Durch die physische Darstellung des Modells, soll es dem Betrachter erleichtert werden, einen Bezug zur Realität herzustellen.

PSP

Rumpf des Hauses

Der Rumpf des Hauses ist das Herzstück des Modells, da sich in ihm der Raspberry Pi und eine selbst entworfene Platine befindet. Zusätzlich sind Auslassungen für ein LC­Display, die Anschlüsse des Raspberry Pis und zwei Montageplätze für Klinkenbuchsen in die Hauswand integriert.

PSP

Halterung des Raspberry PI

Die Halterung, welche in den Boden des Hauses integriert wurde, ist auf den Raspberry Pi Version B, angepasst. Sie dient grundlegend dafür, eine ebene und stabile Lagerung, gewährleisten zu können. Zudem wurden die Wände an die anatomische Formung der Platine angepasst, sprich Aussparungen für Videoausgang und Audioausgang wurden eingeplant, auch die HDMI-Buchse wurde berücksichtigt. Die SD-Karte des Raspberry Pis befindet sich auf der Unterseite der Platine. Aufgrund dieser Problematik wurde auch hier ein Freiraum designed, welcher es ermöglicht ungehindert die Karte tauschen zu können.

PSP

Dach

In diesem Modell hat das Dach, neben seiner offensichtlichen Funktion als Abdeckung, noch weitere Funktionen. Neben zwei Photovoltaikpaneelen, wird auch ein Fotowiderstand (LDR) in das Dach integriert. Für die Paneele wird eigens eine Halterung entworfen, um diese stabil zu befestigen. Über ihnen wird eine runde Aussparung für den Fotowiderstand reserviert.

PSP

Photovoltaikhalterung

Das Prinzip der Photovoltaikhalterung wird durch dieses Bild gut veranschaulicht. Die entworfenen Überhänge gewährleisten, dass man die Paneele problemlos, durch hinein ­ bzw. herausschieben, wechseln und befestigen kann.

Hardware

Es soll eine Testumgebung zur Erforschung von Smart Microgrids erstellt werden. In der zu entwerfenden Schaltung sollen Verbraucher simuliert werden, die von einem digitalen Potentiometer zusammengefasst werden. Um den Mangel an Leistung zu detektieren, wird die Spannung von einem A/D-Wandler gemessen und über die Formel P=U*I die Leistung berechnet. Wenn ein Haus überschuss an Energie besitzt, wird sie entweder in die Batterie eingespeist oder sie wird an ein anderes Haus übertragen. Durch indirekte Messung erhaltene Leistung, an den Leitungen, wird auf ein LC-Display angezeigt.

PSP

Boardplan

Top

PSP

Boardplan

Bottom

PSP

Boardplan

Bautteile

PSP

Schaltplan – DC/DC-Wandler

Der DC/DC-Wandler kann Spannungen von 3 - 40V wandeln. In dieser Schaltung wird er verwendet um die Spannung der PV-Panellee auf die geeignete Spannung zu regeln und um die Ladung der Batterie zu managen.

PSP

Schaltplan – digitales Potentionmeter

Das digitale Potentiometer besitzt eine Auflösung von 10Bit mit dem Maximalen Widerstandswert von 50KΩ. Es wird über den SPI-Bus angesprochen und soll die Verbraucher im Haushault simulieren.

PSP

Schaltplan – AD–Wandler

Der AD-Wandler besitzt eine Auflösung von 10Bit. Die Spannung wird über die Spannungsteiler gemessen, daraus wird im Programm die Leistung berechnet(P=U*I).

PSP

Schaltplan – LCD-Ansteuerung

Der Kontrast kann über den Trimwiderstand eingestellt werden und der Bildschirm kann durch den Transistor ein und aus geschalten werden.

PSP

Schaltplan – Treiberstufe

Bei einer Gate-Source bzw. Gate-Emitter Spannung von 0V ist das Bauteil gesperrt bzw. hochohmig. Steigt die Spannung über die sogenannte "Schwellenspannung" die für Leistungsbauteile zwischen ca. 3 und 4,5V liegt geht das Bauteil langsam vom gesperrten in den leitenden Zustand über. Bei einem weiteren Spannungsanstieg bis zu einem Level von ca. 12V verringert sich der Einschaltwiderstand beim MOSFET bzw. der Kollektor-Emitter Spannungsabfall im Datenblatt angegebenen minimalen Wert. Die Transistoren werden dazu benötigt, um dem Mosfet voll durchzuschalten.

Weiteres

Bei Weiteres wird der Systemstrukturplan, der Projektstrukturplan und der Produktstrukturplan näher erläutert.

PSP

Der Systemstrukturplan(SSP)

Es muss zur übersichtlichen Kennzeichnung der außerschulischen Arbeiten und der zugekauften bzw. im Unterricht/Labor erstellten Leistungen zusätzlich der so genannte Systemstrukturplan erstellt werden.Es werden die anwendbaren Themen der gesamten Diplomarbeit dargestellt und die individuellen Aufgabenstellungen beschrieben, nicht nur projekt- bzw. produktbezogene Angaben.

PSP

Projektstrukturplan(PSP)

Der fertige PSP mit 5 Iterationen muss vollständig und überdeckungsfrei sein, es dürfen keine Wiederholungen vorkommen. Für eine ausreichend genaue Planung reichen die nachfolgend dargestellten drei Ebenen. Jede Iteration endet mit einem Meilenstein.

PSP

Produktstrukturplan(PdSP)

Der PdSP ist ein Instrument im Projektmanagement, ein wesentlicher Teil der Projektplanung. Die Produktstruktur bezeichnet in technischer Gliederung, wie ein Produkt in seinen Produktteilen entwickelt wird. Der PdSP definiert die Teilaufgaben bzw. Arbeitspakete und beschreibt die Beziehungen zwischen den Arbeitspaketen. Dieser Prozess hilft, das ganze Projekt gut zu organisieren und die Rahmenbedingungen des Projekts zu bestimmen. Um den PdSP zu plannen wurde das Tool Freemind verwendet.

energy efficiency

Projektteam

Take a closer look into our amazing team. We won’t bite.

Daniel Reitz

Hardware

  • DC/DC-Wandler
  • Platinenlayout
  • Homepage
  • Endfertigung

    Magdalena Orlowski

    Hardware

  • 3D-Modell
  • Mängelbeseitigung
  • 3D-Druck
  • Dokumentation

    Michelle Kilzer

    Hardware

  • Schaltungsentwicklung
  • 3D-Modell in der Startphase
  • Dokmentation
  • Fehlerbehebung

    Johannes Hölzl

    Software

  • Java Library für GPIO
  • Algorithmus zur Steuerung
  • JADE
  • Platinenlayout
  • s

    environmental awareness

    Projektbetreuer


    Dipl.-Ing. Alexander Rodiga

    renewable energy

    Partner

    Verantwortlicher

    Wilfried Elmenreich

    NES

    Networked and Embedded Systems

    Address

    Universitätsstraße 65-67, 9020 Klagenfurt am Wörthersee

    Direktor

    Dir. Dipl.-Ing. Hubert Lutnik

    Elektronik

    Elektronik und Technische Informatik

    Address

    Mössingerstraße.25||9020 Klagenfurt am Wörthersee