Handstaubsauger mit Gebläseregelung: Unterschied zwischen den Versionen
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In diesem Kapitel werden die benötigten Komponenten für das Projekt "Handstaubsauger" beschrieben. In der obigen | |||
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Version vom 16. Januar 2024, 17:20 Uhr
Autor: Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer
Betreuer: Prof. Göbel
Einleitung
Das Projekt "Handstaubsauger mit Gebläseregelung" ist Teil des Praktikums "Angewandte Elektrotechnik" im Studiengang "Business and Systems Engineering (BSE)". Das Ziel des Projekts ist es, einen Handstaubsauger zu entwickeln, der eine zwei Stufen Saugleistungsregelung ermöglicht.
Der Handstaubsauger soll aus einem 3D-Gedruckten Gehäuse bestehen. Die Saugleistung wird durch einen PC-Lüfter realisiert. Die Drehzahl dieses Lüfters soll geregelt werden. Durch einen Taster am Handgriff sollen folgenden Betriebszustände angewählt werden können: -AUS-, -50% Leistung-, -100% Leistung-. Die Energie für das System soll durch eine PowerBank bereitgestellt werden.
Die Umsetzung des Projekts erfolgt nach der Scrum-Methode, eine bewährte Methode für die Umsetzung von Projekten, die eine höhere Effizienz und Qualität erfordern.
Anforderungen
| ID | Beschreibung | Bereich | Autor | Datum | Status |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Die Hardwareplattform Arduino muss verwendet werden. | Hardware | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 02.10.2023 | Offen |
| 2 | Es muss ein Laststufe für die Ansteuerung des Lüfters entwickelt werden. | Hardware | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 02.10.2023 | Offen |
| 3 | Das Gehäuse des Handsaugers muss 3D Gedruckt werden. | Mechanik | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 02.10.2023 | Offen |
| 4 | Der Auffangbehälter muss durch eine Drehung des Geräts von 180 Grad zu entleeren sein. (Es wird keine Klappe vorgesehen.) | Mechanik | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 02.10.2023 | Offen |
| 5 | Vor dem Lüfter ist ein Stahlsieb vorzusehen (Auffangbehälter - Stahlsieb - Lüfter - Handstück) | Mechanik | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 03.10.2023 | Offen |
| 6 | Der Algorithmus muss die Tastersignale verarbeiten und interpretieren. | Software | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 02.10.2023 | Offen |
| 7 | Der Algorithmus muss eine PWM für die Ansteuerung des Lüfter vorgeben. | Software | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 02.10.2023 | Offen |
| 8 | Der Algorithmus muss die ist Drehzahl des Lüfters erfassen. | Software | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 02.10.2023 | Offen |
| 9 | Der Algorithmus muss in Matlab Simulink entwickelt werden. | Software | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 02.10.2023 | Offen |
| 10 | Der Algorythmus muss die Lüfter Drehzahl Regeln. | Software | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 02.10.2023 | Offen |
| 11 | Der Algorythmus muss die die geregelte Leistung überwachen und bei zu starker abweichung (z.B. +10% für 10sec.) eine Fehler Code über die LED am Taster anzeigen. (Filter voll) | Software | Lucas Sagenschneider & Felix Neubauer | 03.10.2023 | Offen |
| Anzahl | Komponente | Preis | Link |
|---|---|---|---|
| 1 | Powerbank | 25,99€ | https://www.amazon.de/dp/B09G39KZM2?ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details&th=1 |
| 1 | Widerstand Komponenten Sortiment | 7,99€ | https://www.amazon.de/dp/B07CVMMK9D?psc=1&ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details |
| 1 | Buchsenleiste Sortiment | 9,59€ | https://www.amazon.de/dp/B0BZH59NHN?ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details&th=1 |
| 1 | Taster mit Led | 10,99€ | https://www.amazon.de/dp/B09Q19TSMQ?ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details&th=1 |
| 1 | 80mm Lüfter 12V | 28,00€ | https://www.amazon.de/dp/B08JPYKYTS?ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details&th=1 |
| 1 | Arduino Uno | 24,00€ | https://store.arduino.cc/products/arduino-uno-rev3 |
| 1 | USB-C PD 12V Trigger | 11,99€ | https://www.amazon.de/gp/product/B0B4NPYF4K/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o01_s00?ie=UTF8&th=1 |
| SUMME: | 118,55€ |
Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf
Funktionaler Systementwurf
Im funktionalen Systementwurf wurde das System in mehrere Subkomponenten unterteilt, die jeweils für eine spezifische Teilaufgabe zuständig sind. Durch die Zusammensetzung dieser Komponenten wird die Gesamtaufgabe der Regelung des Lüfters erfüllt. Die Unterteilung in spezifische Subkomponenten ermöglicht es, das Gesamtsystem übersichtlich und verständlich zu gestalten und die Entwicklung des Projekts zu strukturieren.
- Taster: Diese Komponente erfasst die Nutzereingaben. Hierdurch wird die Interaktion mit dem System ermöglicht 1. Tasten 50% Leistung, 2. Tasten 100% Leistung, 3. Tasten 0% Leistung.
- LED: Diese Komponente informiert den Nutzer über den Gerätestatus.
- Arduino: Der Mikrocontroller wertet den Taster aus und führt den Regelungsalgorithmus aus. Mit dem Ergebnis wird die Laststufe angesteuert.
- Laststufe: Die Laststufe steuert die Energiezufuhr des Lüfters und regelt somit dessen Leistung.
- Impulsgeber: Diese Komponente erfasst die aktulle drezahl des Lüfters.
- Power Bank: Die Power Bank ermöglicht einen Mobilen Einsatz des Geräts.
- Stahlsieb: Das Stahlsieb verhindert, dass eingesaugte Teile in den Lüfter geraten.
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Funktionaler Systementwurf - Projektskizze Mechanisch
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Funktionaler Systementwurf - Projektskizze Hardware & Software
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Funktionaler Systementwurf - Signalfluss
Technischer Systementwurf
Alle elektrischen Schnittstellen sind in der folgenden Abbildung zu finden. Eine genauere Beschreibung wird im Laufe des Projekts erarbeitet.
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Technischer Systementwurf - Schnittstellen
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Regelkreis
Projektplan
Der vollständige Projektplan wird nach Abschluss der Planung bereitgestellt.
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Projektplan
Komponentenspezifikation
In diesem Kapitel werden die benötigten Komponenten für das Projekt "Handstaubsauger" beschrieben. In der obigen
Umsetzung (HW/SW)
Vorläufiger Schaltplan und Layout (noch nicht das richtige Tooling)
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Schaltplan vorläufig!
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Layout vorläufig!
Zwischenstnd am 03.12.2023
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Hardware und Mechanik
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Hardware und Mechanik
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Hardware und Mechanik
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Software in Simulink
Komponententest
Ergebnis
Die folgende Datei zeigt das Ergebnis des Handstaubsaugers. Es wird eine Explosionszeichnung mit Stückliste dargestellt. Die Zeichnung wurde in Solidworks erstellt.
Zusammenfassung
Abschließend können wir sagen das Projekt Handstaubsauger mit Gebläseregelung war erfolgreich. Wir konnten mithilfe von Solidworks und dem 3D Druckverfahren FDM ein funktionsfähiges Gehäuse entwickeln. Das Gehäuse erfüllt alle vorher gestellten Anforderungen. Außerdem konnten wir mithilfe eines Arduinos und einer extra entwickelten Software eine Gebläseregelung entwickeln. Der Staubsauger kann wie gewünscht in zwei unterschiedlichen Saugstufen betrieben werden. Der Zeitplan des Projektes konnte ebenfalls eingehalten werden und das Projekt konnte Anfang 2024 beendet werden.
Lessons Learned
In diesem Projekt haben wir gelernt wie man in verschiedenen Projektschritten von der Idee eines Produktes bis hin zu einem funktionsfähigen Prototypen gelangen kann. Es wurden Kenntnisse in Solidworks und dem 3D Druckverfahren FDM erlangt. Außerdem wurde gelernt wie man mithilfe von Simulink eine funktionsfähige Software für die Arduino Umgebung erstellen kann.
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
YouTube Video
YouTube Video
Weblinks
Literatur
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