Kompakter Demonstrator zur rein optischen Messung von Magnetfeldern mit NV-Zentren
Beschreibung
Motivation
Um in Elektroautos eine Überlastung einzelner Komponenten zu vermeiden und über den schon verbrauchten Strom die verbleibende Restreichweite bestimmen zu können, sind präzise Stromsensoren notwendig. Herkömmliche Stromsensoren nutzen einen sog. Shunt-Widerstand, der aufgrund von Selbsterhitzung zu Verlusten, Alterung und Messungenauigkeiten führt. Misst man hingegen die Magnetfeldänderung eines stromdurchflossenen Leiters, kann man ohne Shunt-Widerstand auf den Strom schließen. Diamanten mit sog. Stickstofffehlstellen reagieren aufgrund eines Quanteneffekts sehr empfindlich auf Magnetfeldänderungen. Werden die Fehlstellen mit grünem Licht angeregt, fluoreszieren sie rot. Dabei hängt die Fluoreszenz stark vom Magnetfeld ab. Der Strom kann somit indirekt über die Fluoreszenz gemessen werden.
Ziele und Vorgehen
Die indirekte Strommessung ermöglicht die elektrische Trennung zwischen Antriebsstrang und der Auswerteelektronik. Es entstehen keine zusätzlichen Verluste und Messungenauigkeiten. Die Ankopplung über Lichtwellenleiter ermöglicht selbst die Strommessung in elektrochemischen Zellen. Die Anbindung dieser neuen Messmethodik an die klassische Elektronik ist Ziel dieses Projektes.
Innovation und Perspektiven
Mit Methoden des 3D-Drucks und Laserschreibens werden die zur optischen Ansteuerung genutzten Komponenten erforscht, hergestellt und in ein Baukastensystem überführt. Dies ermöglicht zukünftig im Bereich der Elektromobilität eine Erhöhung von Reichweite und Sicherheit.
