pte20071023012 Technologie/Digitalisierung, Forschung/Entwicklung

Videokamera bezieht Energie über Glasfaserkabel

Problemloser Einsatz trotz elektromagnetischer Störfelder und Explosionsgefahr


Die Kamera ist lediglich über ein  Glasfaserkabel mit dem Rechner verbunden  (Foto: kit.edu)
Die Kamera ist lediglich über ein Glasfaserkabel mit dem Rechner verbunden (Foto: kit.edu)

Karlsruhe (pte012/23.10.2007/10:20) Forscher am Karlsruher Institut für Technologie http://www.kit.edu haben eine Videokamera entwickelt, die nicht mittels Akku oder Stromkabel mit Energie versorgt wird, sondern durch Licht über ein Glasfaserkabel. Möglich wird dies durch den äußerst effizienten Betrieb der Kamera. Die benötigte Energie wird aus einer speziell entwickelten Photodiode gewonnen, die das Licht in bestimmter Wellenlänge in Strom umwandelt. Über dasselbe optische Kabel, das die Kamera mit der Basisstation verbindet, werden die Videosignale zudem zurück an den Steuerungscomputer gesendet.

Die Videokamera liefert 15 Farbbilder pro Sekunde in VGA-Auflösung. Sie ist über ein 200 Meter langes Glasfaserkabel mit der Steuerungseinheit verbunden, die die Bilder verarbeitet und in das Internet stellen kann. Das optische Kabel transportiert mehrere Signale gleichzeitig mit verschiedenen Wellenlängen, wobei eine davon der Energieversorgung dient. Dies geschieht über ein 400 Milliwatt (mW) starkes Lichtsignal mit einer Wellenlänge von 810 Nanometern. Eine Photodiode wandelt das Licht in elektrischen Strom um. Die Datenübertragung erfolgt über Licht mit der Wellenlänge von 1.310 Nanometern.

Die von der Photodiode erzeugte Energiemenge reicht aus, um die Kamera zu betreiben. Diese benötigt insgesamt nur 100 mW, damit CMOS-Sensor (40 mW), Elektronik (40 mW) und Sendelaser (20 mW) den Videodatenstrom von 100 Megabit pro Sekunde an die Basisstation liefern können. "Unser System ist derzeit von der Technik wie auch von den Kosten her auf die Installation in einem Haus ausgelegt", erklärt der Forscher Jürg Leuthold vom Institut für Hochfrequenztechnik und Quantenelektronik http://www.ihq.uni-karlsruhe.de im Gespräch mit presstext. Durch die Verwendung besserer Prozessoren und einem anderen Laser könnten die Kameras über eine Distanz von zehn Kilometern betrieben werden, so Leuthold.

"Interessant ist das lichtgespeiste Kameranetzwerk vor allem für Anwendungen in der Sicherheitstechnik", so Leuthold. "Statt die Wände aufzureißen, um Stromkabel zu verlegen, braucht man nur haarfeine, 125 Mikrometer dicke Glasfaserkabel anzubringen, die mit Farbe überstrichen nicht mehr zu sehen sind." Gegenüber Kupferkabeln hat die Glasfaserversorgung zudem den Vorteil, dass der Einsatz in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Störfeldern oder Explosionsgefahr problemlos möglich ist. Daneben entwickeln die Wissenschaftler Sensorsysteme, die ebenfalls mittels Licht mit Energie versorgt werden, beispielsweise Temperaturfühler oder Feuchtigkeitssensoren. "Das Kamerasystem mit dem CMOS-Sensor ist technologisch hierbei die schwierigste Anwendung", meint Leuthold.

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