Vom IMMS im Projekt „Thermulab“ entwickelter Mikrochip mit einer Betriebstemperatur von bis zu 150 °C. Foto: IMMS.
Vom IMMS im Projekt „Thermulab“ entwickelter Mikrochip mit einer Betriebstemperatur von bis zu 150 °C. Foto: IMMS.

THERMULAB

Thermodynamische Multisensorik zur Überwachung von Hochtemperaturprozessen, insbesondere in Abgaskanälen – Hochtemperaturtaugliches Smart-Sensor-Interface

Die entwickelte hochgenaue Sensorelektronik arbeitet bei 150 °C und macht Industrieanlagen und Verbrennungsmotoren effizienter.

Um den thermodynamischen Wirkungsgrad von Gaskraftwerken oder Verbrennungsmotoren zu steigern, wird die bis zu 1200 °C hohe Prozesstemperatur bis nahe an die thermische Belastungsgrenze der verarbeiteten Materialien erhöht. Es sind hochpräzise Temperaturmessungen an zahlreichen Stellen notwendig, um diese Grenze nicht zu überschreiten. Das IMMS hat einen ASIC für ein kompaktes, intelligentes Hochtemperatur-Sensorsystem entwickelt. Der bei 150 °C arbeitende Mikrochip unterstützt in Verbindung mit einem Thermoelement Temperaturmessungen im Bereich von -40°C bis 1200 °C mit einer Genauigkeit von 1°C.

Ein digitaler Datenbus macht die Vernetzung im Vergleich zu etablierten Lösungen einfacher und durch weniger Leitungen leichter und kostengünstiger. Die Daten der Sensoren können dezentral ausgewertet werden und die Energieeffizienz wird deutlich verbessert. Sensorfusion und Datenkompression erlauben eine wesentlich geringere Datenrate, wodurch weniger Energie gebraucht wird.

Die komplexen Anforderungen des Mikrochips mit hohem Temperaturbereich, großen digitalen Blöcken und hochpräzisen analogen Komponenten machten einen aufwendigen Testaufbau notwendig. Das IMMS hat den Mikrochip bereits auf dem Halbleiterwafer verifiziert und charakterisiert. Für die dafür erforderliche Probecard haben die Forscher den Schaltplan erstellt, die Schaltung simuliert, das Layout entworfen und die Leiterplatte aus vier Lagen aufgebaut, die unter anderem 30 Relais für die Umsetzung der Testspezifikation und die Anschlüsse zum Testsystem enthält.

  • Förderung

    Das Projekt Thermulab wurde gefördert vom Freistaat Thüringen durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) unter dem Förderkennzeichen 2009 FE 9086.

Laufzeit

2010 – 2012