Flüssigkeitsdosierung für Laboranwendungen

Aus HSHL Mechatronik
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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


  • Abbildung 1: Skizze funktionaler Systementwurf


  • Abbildung 2: Skizze technischer Systementwurf


Komponentenspezifikation

Umsetzung (HW/SW)

Komponententest

Ergebnis

Zusammenfassung

Lessons Learned

Projektunterlagen

Projektplan

Projektdurchführung

YouTube Video

Weblinks

Literatur


→ zurück zur Übersicht: WS 22/23: Angewandte Elektrotechnik (BSE)