title: Entwicklung eines Manipulators für eine GTEM-Zelle
Creators: name: Sudy, Christoph
Publisher: name: FH CAMPUS 02 (CAMPUS 02 Fachhochschule der Wirtschaft)
Year: 2023
Subjects: subject: 621 Angewandte Physik

description: Elektronische Komponenten haben die Eigenschaft, dass sie elektromagnetische Strahlung abgeben bzw. empfangen, sei es nun gewollt, wie bei diversen Funktechnologien, oder ungewollt, wie beispielsweise bei integrierten Schaltungen. Dadurch kann es passieren, dass gegenseitige Beeinflussungen bzw. Beeinträchtigungen für elektronische Anwendungen oder die menschliche Gesundheit entstehen. Um dieses Problem unter Kontrolle zu halten, ist es notwendig, ein Gerät zu prüfen bevor man es in den Verkehr bringt. Eine GTEM-Zelle (Gigahertz Transverse Electromagnetic Cell) dient zur Messung von elektromagnetischer Verträglichkeit und stellt bei entwicklungsbegleitenden Tests eine geeignete Umgebung zur Verfügung. Um eine Vergleichbarkeit mit einer Freifeldmessung zu ermöglichen, muss jedoch bei Störabstrahlungsmessungen der Prüfling in der Zelle in verschiedene Positionen gedreht werden. Die FH Campus 02 ist in Besitz einer kleineren GTEM-Zelle und muss diese Drehungen des Prüflings derzeit manuell und mit provisorischen Hilfsmitteln durchführen. Dadurch werden die Ergebnisse teilweise verfälscht und sind nur schwer reproduzierbar. In dieser Masterarbeit soll ein Manipulator entwickelt werden, der diese Aufgabe übernimmt und das Messverfahren so optimiert. Um die Randbedingungen und Anforderungen an den Manipulator zu bestimmen, wurden im Zuge dieser Arbeit die elektromagnetische Verträglichkeit und unterschiedliche Messmöglichkeiten dieser untersucht. Es wurden auch 4 Manipulatoren verglichen, welche teilweise bei größeren Messzellen zum Einsatz kommen. Mithilfe dieser Erkenntnisse wurde dann ein Prototyp in SolidWorks konstruiert und anschließend gefertigt. Hierbei wurden die Technologien der Fachhochschule wie 3D-Drucker und Lasercutter genutzt. Mit diesem Prototyp wurden anschließend Vergleichstests in der GTEM-Zelle durchgeführt, um zu zeigen, dass die Messergebnisse absolut vergleichbar, das Arbeiten einfacher, komfortabler und das Ergebnis wiederholbarer ist im Vergleich zum bisher verwendeten Hilfsmittel. Das Ergebnis der Masterarbeit ist ein funktionierender erster Prototyp eines manuell bedienbaren Manipulators, bei dem bereits alle konstruktiven Vorbereitungen für eine Automatisierung getroffen sind. Außerdem enthält die Arbeit als Ergebnis eine Liste mit Verbesserungsvorschlägen und Tipps, welche bei der nächsten Generation des Manipulators umgesetzt werden sollten.
description: Electronic components emit or receive electromagnetic radiation, either it intentionally, with various wireless technologies, or unwanted, with integrated circuits. As a result, mutual interference or impairment for electronic devices or human health may occur. To keep this problem under control, it is necessary to test a device before placing it on the market. A GTEM cell (Gigahertz Transverse Electromagnetic Cell) can be used to measure electromagnetic compatibility and provides a suitable environment for developmentrelated tests. In order to allow comparability with an Open Area Test Site measurement the equipment under test must be rotated into different positions in case of measuring the emissions. The University of Applied Sciences Campus 02 is in possession of a smaller GTEM cell and currently has to perform these rotations of the test object manually and with temporary aids. Due to this the results are partially falsified and are difficult to reproduce. It was the aim of this master thesis to develop a manipulator, which takes over this task and thus optimizes the measurement procedure. In order to determine the boundary conditions and requirements for this manipulator, an investigation was carried out to figure out electromagnetic compatibility and the different measuring possibilities to measure it. Moreover 4 manipulators were compared, which are partly used for larger measuring cells. With the help of these insights, a prototype was designed in SolidWorks and subsequently manufactured. Here, the technologies of the University of Applied Sciences, such as 3D printers and laser cutters are used. With this prototype and the previously used tool benchmark tests were carried out. The tests showed that results are comparable but operations are easier, more comfortable and the results are more repeatable with the developed manipulator. The result of the master thesis is a first working prototype of a manually operated manipulator, in which all constructive preparations for an automation have already been made. In addition, the work contains a list of suggestions for improvement and hints which should be implemented in the next generation of the manipulator.