Handstaubsauger mit Gebläseregelung

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

Testbare, atomare 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

Bill of materials (BOM)

Anzahl	Komponente	Preis	Link
1	TBD	TBD	TBD

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

Umsetzung (HW/SW)

Vorläufiger Schaltplan und Layout (noch nicht das richtige Tooling)

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  Schaltplan vorläufig!

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  Layout vorläufig!

Literatur

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