50.21 Messtechnik
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Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Kalibrieren von Schwingungssensoren. Dabei werden unterschiedliche Arten von Schwingungssensoren betrachtet. Es werden auch die verschiedenen Möglichkeiten diskutiert, wie Schwingungssensoren kalibriert werden können. Im weiteren Verlauf wird jedoch nur die Vergleichsvariante behandelt. Für diese Variante wurde die Software in dieser Arbeit entwickelt. Dabei wird das Messgerät mit einem Frequenzgenerator angesprochen sowie parametriert und die Messdaten werden erfasst sowie verarbeitet.
Die Eingangskanäle können, wenn vorhanden, mithilfe der im Sensor abgespeicherten Daten parametriert werden. Diese Einstellungen können über die grafische Bedienoberfläche eingesehen werden. Sollte der Prüfling über keinen Speicher verfügen oder dieser defekt sein, können die Daten auch manuell eingegeben werden.
Zu einer Kalibrierung gehört auch ein dementsprechendes Protokoll, das dem Sensor die Einhaltung seiner angegebenen Grenzwerte bescheinigt, sofern dies das Ergebnis der Kalibrierung ist. Da diese Erstellung mit Aufwand verbunden ist und dabei auch Fehler unterlaufen können, wurde dies in dieser Arbeit vollständig automatisiert.
Konzept zur Echtzeit-Kopplung automobiler Steuergeräte an ein Prüfstands-Automatisierungssystem
(2017)
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Erstellung eines Konzepts zur Verbesserung der Bedienung bzw. Flexibilität einer vorhandenen Prüfstandsanlage für Antriebsstrangkomponenten durch den Einsatz einer Schnittstelle zur automatisierten Bedatung von Steuergeräten sowie des neuentwickelten CAN FD-Bussystems. Im Zuge dessen wird unter anderem den Fragen nachgegangen inwiefern die automatisierte Bedatung eines Steuergeräts umgesetzt werden kann bzw. welche Erneuerungen und Möglichkeiten die Entwicklung des CAN FD-Protokolls in Bezug auf die moderne Prüfstandstechnik mit sich gebracht hat. Im ersten Teil der Arbeit werden die Grundlagen der digitalen Bustechnik, die wesentlichen Bussysteme in der Fahrzeugtechnik, die vollständige ASAM-Standardreihe sowie die unterschiedlichen Automatisierungsschnittstellen erläutert. Anhand der erarbeiten Informationen zu diesen Schnittstellen wird im Anschluss die Einsatztauglichkeit beurteilt und damit der Ausgangspunkt für die weiteren Abschnitte der Arbeit geschaffen. Im zweiten Teil werden die gesetzten Ziele der Arbeit, gemäß den erarbeiteten Themen, behandelt. Dazu wird die zuvor gewählte Schnittstelle in Betrieb genommen, darauffolgend eine LabVIEW-Clientanwendung erstellt und mittels dieser Anwendung verschiedene Funktionstests, die der Beurteilung des Interfaces zugrunde liegen, durchgeführt. Darüber hinaus werden die Eigenschaften der Bussysteme CAN FD, CAN und FlexRay verglichen und dementsprechend die Unterschiede wie auch die Einsatzmöglichkeiten dieser Protokolle abgeleitet. Daneben werden die benötigten Hardwarekomponenten für einen möglichen Einsatz von CAN FD im Prüfstandsbetrieb betrachtet und untersucht. Schlussendlich konnte aufgrund der erarbeiteten Themen bzw. durchgeführten Funktionstests festgestellt werden, dass die automatisierte Bedatung automobiler Steuergeräte via LabVIEW anhand der von Vector spezifizierten COM-Schnittstelle möglich ist und, dass sich die Flexibilität der Prüfstandsanlage durch den Einsatz von CAN FD anstatt des herkömmlichen CAN-Protokolls wesentlich erhöht. Somit wurde das Ziel der Arbeit, ein Konzept, welches die Grundlage für die zukünftige Optimierung der Anlage bildet und den gesetzten Anforderungen entspricht, erreicht.
Durch immer strengere Regulierungen von Schadstoffemissionen, vor allem unter realen Betriebsbedingungen von Fahrzeugen, wird die Abbildung von realen Fahrzyklen auf verschiedensten Motoren - und Fahrzeugprüfständen immer essentieller. Reale Fahrzyklen bedingen jedoch eine dynamische Anpassung der Parameter und Testgrößen. Dabei ist die Temperatur des Motors ein wesentlicher Parameter, welcher mit konventionellen, am Markt verfügbaren Anlagen, nicht dynamisch geregelt werden kann und somit keine realitätsnahen Bedingungen bereitet werden können. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines Konditioniersystems, welches eine dynamische Regelung der Testtemperatur ermöglicht, wodurch realitätsnahe Betriebszustände geschaffen werden können. Dieses soll so ausgelegt sein, dass verschiedene Leistungsstufen skalierbar sind, ohne große Änderungen an der Konstruktion vornehmen zu müssen. Ein weiteres Ziel war es, durch einen Prototyp, wesentliche Parameter erfassen zu können, welche in weiterer Folge als Grundlage für ein Regelungsmodell herangezogen werden können. Im ersten Schritt wurden die wichtigsten Grundlagen erarbeitet, gefolgt von der Entwicklung möglicher Konzepte. Nach der Definition von Bewertungskriterien wurde ein Konzept weiterverfolgt. Um einen Prototyp realisieren zu können, wurden mögliche Komponenten analysiert und berechnet, ein 3D Model konstruiert und anschließend gefertigt. Das Ergebnis der Arbeit ist das Konzept einer dynamischen, kostengünstigen und skalierbaren Konditionieranlage, woraus in weiterer Folge ein Prototyp entstanden ist. Dieser Prototyp dient den Regelungsexperten als reales Modell, um optimale Regelungsstrategien und eine Auto-Tune Funktion erproben zu können sowie als Basis für die Weiterentwicklung zur Kleinserie.
Da die Produktionsanlagen in vielen Industriezweigen effizienter geworden sind, wurde die Automatisierung zu einem wesentlichen Bestandteil. Der permanente Betrieb und der Verschleiß der Anlagen und Maschinen führen zu stetig steigenden Instandhaltungskosten, welche unter anderem auf erhöhten Verschleiß und Materialermüdungen zurück zu führen sind. Um diesen Problemen entgegen zu wirken, kommt das Prinzip des Condition Monitoring immer öfter zur Anwendung. Die Firma PMS Elektro- und Automationstechnik GmbH möchte die Zustandsüberwachung in zukünftigen Projekten implementieren. Aufgrund dessen ist es Ziel dieser Arbeit einen Überblick über die unterschiedlichen Condition Monitoring Methoden und Systeme zu schaffen, um einen Einblick in die optimale Nutzung der einzelnen Varianten zu bekommen und entsprechende Empfehlungen auszusprechen. Die einzelnen Anwendungen und Hardware-Module werden beschrieben, durchleuchtet und auf definierte Kriterien analysiert. Das Ergebnis dieser Arbeit ist die Beschreibung und Analyse der Condition Monitoring Systeme und Module. Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen es, die optimalen Varianten für den jeweiligen Anwendungsfall auszuwählen und in Verwendung zu bringen. Ein weiteres Ergebnis ist die Simulation, welche die gemessenen Daten in ein automatisiertes Steuerungssystem integriert. Sie veranschaulicht auch die automatische Reaktion auf Systemveränderungen. Die geeignete Ausführung der Condition Monitoring Systeme und Methoden kann die Lebensdauer von Anlagen und Maschinen erhöhen und zusätzlich werden dadurch auch die Instandhaltungskosten gesenkt. Die Systeme sollen in Zukunft nicht nur Aufschluss über den Status der Anlage oder Maschine geben, sondern auch Daten für die Automatisierung bereitstellen, um auf Systemveränderungen automatisch reagieren zu können, damit Schäden vermindert und verhindert werden können.
Beehive Tracker
(2019)
Bees are arguably the single-most important pollinator to agriculture, although the honeybee stock has decreased by almost 50% in the last decade. Most of the commercially operated beehives are placed in remote areas, where theft of those beehives is a huge issue for beekeepers. This thesis examines the optimal conditions a beehive needs to survive and to produce honey, as well as how to measure those conditions and how to keep track of a beehive. Therefore, a prototype device was built to be placed inside the beehive to measure temperature, humidity, weight, and the GPS position. A battery system was developed to keep the device powered for up to six months. To be able to monitor those devices remotely a mobile connection to a cloud server was established. This cloud server provides a graphical user interface for easy access to the uploaded data of the beehive, and raises alarms if theft is detected.
Die Firma Kristl, Seibt & Co GmbH entwickelt und produziert Prüfstände im Bereich der Fahrzeugtechnik. In den vergangenen Jahren wurden verschiedene standardisierte Softwarelösungen für den Betrieb von Motoren-, Antriebsstrang- und Rollenprüfständen entwickelt. Bis dato wurde noch kein standardisiertes Softwaresystem entwickelt, das die weltweiten Prozesse der Messung von Abgasemissionen von Fahrzeugen beinhaltet. Das Hauptziel dieser Arbeit ist, ein strukturiertes und generalisiertes Softwaresystem zu entwickeln, welches die weltweiten Testprozeduren im Bereich der Abgasmessung von Fahrzeugen abdeckt. Zunächst werden dazu die Grundlangen eines Abgasrollenprüfstands analysiert. Darüber hinaus, werden Methoden der Softwareentwicklung zur Strukturierung und Darstellung komplexer Softwaresysteme erarbeitet. Danach werden bestehende Softwaresysteme im Bereich der Abgasmessung von Fahrzeugen evaluiert. Nach diesen Untersuchungen wird eine Softwarearchitektur konzipiert, die eine generalisierte Struktur für die Messgeräte, Fahrzyklen und das Verhalten des gesamten Prüfzyklus beinhaltet. Ausgehend davon wird die modellierte Softwarearchitektur in das Prüfstandsautomatisierungssystem Tornado der Firma Kristl, Seibt & Co GmbH implementiert und getestet. Im Vergleich zu den bestehenden Projekten können durch die erarbeitete Vorgehensmethodik nicht nur objektbasierte Strukturen modelliert, sondern auch generische Programmabläufe entwickelt werden. Somit entsteht ein Softwaremodul, das hinsichtlich Erweiterbarkeit, Flexibilität und Testbarkeit neue Maßstäbe setzt.
Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Thematik Wassereinsatz an Waschbecken und einer innovativen Möglichkeit den dazu gehörigen Wassereinsatz zu reduzieren, gemeint ist damit die Vermeidung des ungenützten Ablaufenlassens des erkalteten Rohrleitungsinhalts einer Warmwasserleitung bzw. der Trinkwasserleitung heiß. Die Arbeit ist gegliedert in drei Abschnitte. Im ersten Teil werden die derzeitigen technischen Situationen in herkömmlichen Einfamilien- bzw. Mehrparteienwohnhäuser evaluiert und anhand einer Umfrage erfasst. Mit Hilfe der Umfrage soll die Verbesserungswürdigkeit von privaten Wasserkonditionierungen aufgezeigt und auf die damit verbundene Wasserverschwendung aufmerksam gemacht werden. Im zweiten Teil werden die dazu notwendigen Theorieinhalte in Bezug auf Strömungslehre und Thermodynamik angeführt, welche für die korrekte Nachbildung der Realität des Wärmeübergangs benötigt werden. Die Berechnungen des Wärmeübergangs bzw. Wärmeverlusts in einer herkömmlichen Trinkwasserinstallation dienen als Abgleich für die Auslegung der benötigten Komponenten des Prüfstands, welcher in weiterer Folge die Umgebungszustände simulieren soll. Der letzte Abschnitt befasst sich mit der Idee das zwischenzeitlich abgekühlte Wasser einer Trinkwasserleitung, für die spätere Nutzung zur Beimischung, zwischen zu speichern. Der Prüfstand ist dazu in zwei Teile gegliedert: Zum einen wird die Wassertestmedienversorgung und die Umgebung realisiert, damit nach heutigen Trinkwasser Installationsstandard getestet werden kann. Zum anderen sollen mit Hilfe des Prüfstands Verbesserungen entwickelt und erforscht werden, um das Trinkwasser effizienter zu nutzen.
Reifen bilden die einzige Verbindung zwischen Fahrzeugen und der Fahrbahn ab. Aus diesem Grund sind sie eine der wichtigsten Grundlagen für ein sicheres Fahren. Hierfür müssen die Reifen jedoch einen den Vorgaben entsprechenden Luftdruck vorweisen. Die Überwachung des Luftdruckes passiert in modernen Fahrzeugen mit Hilfe von Reifendruckkontrollsystemen. Bevor diese Systeme jedoch in einem Fahrzeug zur Anwendung kommen, müssen sie durch den Einsatz und die Unterstützung von Prüfständen abgesichert werden. In dieser Masterarbeit wird ein Prototyp für einen Reifendruckkontroll-Prüfstand entwickelt, wobei ein eigenständiges und neues Konzept für den Prüfstand erstellt und umgesetzt wird. Es wird gezeigt, wie eine Regelung für den Druck und die Temperatur innerhalb der Druckkammer realisiert werden kann. Zudem werden die Reifendruckkontrollsensoren durch einen Motor in Bewegung versetzt. Anhand der Verwirklichung einer grafischen Oberfläche können Druck, Temperatur und die Drehzahl am Prüfstand variiert werden. Tests am Prototyp zeigen, dass der Prüfstand alle erforderlichen Parameter eines Reifendruckkontrollsystems nahezu automatisiert stimulieren kann. Durch den Einsatz einer Antenne ist die Funkübertragung trotz des Faraday´schen Käfigs der Druckkammer sichergestellt. Es wird aufgezeigt, dass es dennoch Verbesserungsbedarf gibt, bevor der Prüfstand für Validierungen von Reifendruckkontrollsystemen eingesetzt werden kann.
Das Hauptziel dieser Studie ist es, eine Modernisierung und Flexibilisierung eines Motorenprüfstandes durchzuführen. Aus diesem Grund werden die Belastungseinrichtung und der Konditionierer des Prüfstandes verbessert. Einführend werden im theoretischen Teil verschiedene Belastungseinrichtungen wie die Wirbelstrombremse, Asynchron- und Synchronmaschine, analysiert. Des Weiteren wird das Verständnis zum prinzipielle Aufbau eines Konditionierers vertieft. Anschließend werden im praktischen Teil diverse Versuche mit der bestehenden Belastungseinrichtung durchgeführt, um gezielte Untersuchungen zu tätigen. Anhand der Ergebnisse wird ein vereinfachtes Modell erstellt, damit ein Vergleich mit dem modernisierten Motorenprüfstand durchgeführt werden kann. Danach werden verschiedene Versuche mit anderen Belastungsmaschinen getätigt. Die Analyse dieser ermöglicht eine Empfehlung für eine neue Belastungseinrichtung zu treffen. Außerdem werden verschiedene Tests mit dem neuen Konditionierer durchgeführt. Dabei werden sowohl die einzelnen Komponenten des Konditionierers, als auch der gesamten Konditionierer im Verbund untersucht. Die Resultate davon ermöglichen das Erstellen eines Modells für den Konditionierer. Dieses Modell dient zur Simulation von diversen Testszenarien und gestattet das Verifizieren von Anforderungen. Abschließend wird ein Konzept für die Belastungseinrichtung und den Konditionierer ausgearbeitet. Dieses Konzept veranschaulicht eine Möglichkeit zur flexiblen Nutzung dieser Komponenten in einem Prüfstand. Außerdem werden die Vorteile einer Flexibilisierung eines Prüfstandes dargestellt. Somit zeigt diese Studie einen Weg zur Realisierung eines modernen und flexiblen Motorenprüfstandes.
In einem Produktionsbetrieb werden Kunststofffolien mithilfe von Blasfolienextrusionsmaschinen hergestellt. Im Rahmen einer Effizienzsteigerungsoffensive wurde Kristl, Seibt & Co beauftragt, alle bestehenden Maschinen mit einem einheitlichen und maschinenunabhängigen Betriebsdatenerfassungssystem (BDE) auszurüsten. Um den Installationssaufwand zu vereinfachen und die Kosten zu verringern, wird über eine drahtlose Übertragung der Messwerte nachgedacht. Ziel dieser Arbeit war die Evaluierung von geeigneter Messtechnik um die Schlüsselparameter einer Blasfolienextrusionsmaschine messtechnisch zu erfassen und die Messdaten drahtlos zu übertragen. Zu diesem Zweck wurde der Produktionsprozess einer Blasfolienextrusionsmaschine analysiert. Im darauffolgenden Schritt wurden geeignete Sensortechnologien für eine maschinen- und materialunabhängige Messung der Foliendicke evaluiert und in einem Versuchsaufbau getestet. Ein weiterer Fokus dieser Arbeit liegt auf der Evaluierung und dem Test industrietauglicher drahtloser Übertragungstechnologien. Nach der Erarbeitung und Auswahl geeigneter Sensor- und Übertragungstechnologien im theoretischen Teil, wurden diese in einem Versuchsaufbau getestet und bewertet. Das Ergebnis der Versuchsaufbauten zeigte die Grenzen der Messgenauigkeit auf und machte die Schwierigkeiten und Herausforderungen bei der Verwendung eines gemeinsamen Übertragungsmediums sichtbar. Deshalb kann der Einsatz der getesteten Technologien für diese Anwendung nicht empfohlen werden. Mit den Erkenntnissen über die Limitierungen der getesteten Sensor- und Drahtlostechnologien in dieser Arbeit, sollten neue Ansätze in der Systemarchitektur in Erwägung gezogen werden. Die Verwendung von nicht-optischen Sensortechnologien sowie lizensierten drahtlosen Übertragungstechnologien könnte in eine Richtung führen in welcher zufriedenstellende Ergebnisse für Kristl, Seibt & Co entstehen.
