Flüssigkeitsdosierung für Laboranwendungen

Autor: Asmaa Kachout Aarourou & Daniel Gosedopp & Florian Pichmann
Betreuer: Prof. Schneider

Einleitung

Im Studiengang Business and Systems Engineering wird im Rahmen des Fachpraktikums "Angewandte Elektrotechnik" ein Gruppenprojekt entwickelt.
Dieses Projekt befasst sich mit einer geregelten Flüssigkeitsdosierung, die z.B. in Laboren für chemische Experimente zur Anwendung kommen kann. Der Automat soll eine Flüssigkeitsmenge (z.B. in Milliliter), welche durch den Benutzer vorgegeben wird, mittels einer Pumpe und Schlauchverbindungen aus einem Tank in ein bereitstehendes Gefäß einfüllen. Der Regelkreis wird mithilfe eines Durchflusssensors, der die Flüssigkeitsmenge indirekt misst, und einer Pumpe realisiert. Die Software (Signalverarbeitung, Regler) läuft auf einem Mikrocontroller. Die Vorgehensweise bei der Bearbeitung des Projekts orientiert sich am V-Modell, weshalb auch dieser Wiki-Artikel in die Phasen des V-Modells bis zum Komponententest gegliedert ist.

Anforderungen

Tabelle 1: Anforderungsliste

ID	Typ (I = Info, A = Anforderung)	Kapitel	Inhalt	Ersteller	Datum	Geprüft von	Datum
001	I	1	Hardware
002	A		Es muss ein Durchflusssensor verbaut werden, welcher in der Lage ist, den Flüssigkeitsdurchfluss zu messen.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
003	A		Es wird eine regelbare Pumpe verbaut.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
004	A		Für die Daten- und Signalverarbeitung, sowie die Regelung, wird ein Arduino Mikrocontroller genutzt.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
005	A		Es müssen zwei Behälter vorhanden sein, einer dient als Vorrat, der Andere als Zielgefäß.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
006	A		Der Transport der Flüssigkeit zwischen den Behältern erfolgt durch einen Kunststoffschlauch.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
007	A		Es wird eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Benutzereingabe der gewünschten Menge genutzt.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
008	A		Die Energieversorgung wird von einem externen 12V Netzteil übernommen.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
009	A		Der Durchflusssensor wird möglichst gegen Ende des Schlauchs verbaut, um den Auslassdurchfluss zu messen.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
010	I	2	Software
011	A		Für die Software wird Matlab/Simulink verwendet.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
012	A		Die Software muss die Eingabe der Mensch-Machine-Schnittstelle zu einem Sollwert verarbeiten.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
013	A		Die vom Sensor gemessene Durchflussrate muss zu einer Flüssigkeitsmenge verarbeitet werden.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
014	A		Die Flüssigkeitsmenge wird mit dem Sollwert zu einer Regeldifferenz verrechnet, sodass der Regler eine Stellgröße zur Ansteuerung der Pumpe berechnen kann.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
015	A		Es wird ein stetiger Regler verwendet.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
016	A		Die Pumpe wird per PWM angesteuert.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
017	I	3	Dokumentation
018	A		Alle Projektdateien werden in SVN hinterlegt.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023
019	A		Das gesamte Projekt wird im Wiki dokumentiert.	Pichmann	05.10.2023	Kachout, Gosedopp	06.10.2023

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

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  Abbildung 1: Skizze funktionaler Systementwurf

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  Abbildung 2: Skizze technischer Systementwurf

Literatur

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