Mess- und Regelungstechnik für den induktiven Abgleich von Drucksensoren. - Ilmenau. - 44 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Für den Abgleichprozess von Fahrzeugdrucksensoren ist eine stabile Temperierung notwendig, welche derzeit durch Konvektionsöfen erfolgt. Das Verfahren der Induktiven Erwärmung zeigt Vorteile hinsichtlich der realisierbaren Prozesszeit und des Wirkungsgrades. Deshalb soll es zur Kostenreduzierung und Prozessoptimierung in bestehenden und neuen Anlagen eingesetzt werden. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, den Prozess der Induktiven Erwärmung an einer bestehenden Versuchsanlage weiterzuentwickeln und dessen Serientauglichkeit nachzuweisen. Hierfür ist es notwendig, ausgewählte Temperaturmessverfahren auf ihre Eignung hin zu beurteilen. Dies erfolgt mittels Fähigkeitsuntersuchungen an den Messmitteln: Thermoelement, Widerstandsthermometer und Pyrometer. Abschließend wird eine Vorzugsvariante vorgeschlagen. Die Prozessstabilität soll durch einen Reglerentwurf erreicht werden. Hierfür ist an der Anlage ein PID-Regler vorgesehen. Für den rechnerischen Reglerentwurf wird das System über eine Modellbildung, aus dem physikalischen Modell und mittels einer Systemidentifikation, bestimmt. Bei der Verifikation der Temperaturmessmittel treten Messfehler auf, deren Ursachen dargestellt sind. Die bei der Reglererprobung aufgetretenen Abweichungen werden analysiert und in Form einer Anpassung des Reglermodells, an der realen Regelstrecke verifiziert.
Erweiterung des Praktikumsversuches "Interferenzkomparator" durch eine motorisierte z-Achse. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Ziel dieser Arbeit ist es die lineare Bewegung der z-Achse eines im PMS Praktikum eingesetzten Interferenzkomparators durch eine motorisierte Einheit und deren zugehörige Steuerung zu ersetzen. Die Vorgehensweise basiert auf den VDI Richtlinien VDI 2206 und VDI 2221. Die zu entwickelnde motorisierte Einheit wird benötigt, um eine automatische Oberflächenvermessung realisieren zu können.
Integration einer Laserquelle zur Strukturierung photosensitiver Materialien in die NMM-1 und weiterführende Untersuchungen zum Laserschreiben. - Ilmenau. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
In der vorliegenden Arbeit wird ein Direkt-Laser-Schreib-System (engl. direct laser writing, kurz DLW-System) für die Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) entwickelt, um deren Funktion zu erweitern. Nach Integrieren des DLW-Systems kann die NMM-1 nicht nur messen, sondern auch schreiben. Der schon in der NMM-1 integrierte Fokussensor und das Kameramikroskop werden zuerst vorgestellt. Da das DLW-System stark von dem optischen Hintergrund abhängt, muss dieser ebenfalls erläutert werden. Zum Beispiel was Schärfentiefe oder numerische Apertur bedeutet, welche Linsenfehler es gibt und wie man die Linsenfehler eliminieren kann. Außerdem wird der Schreibprozess direkt mit einem Laserstrahl auch erklärt. Bei der Konstruktion werde zwei Varianten dargestellt. Die zweite Variante wird als finale Lösung genommen, da es eine Verbesserung der ersten Variante ist. Schließlich wird das DLW-System in der Praxis aufgebaut und ein Versuch durchgeführt, um zu prüfen, ob das DLW-System richtig funktioniert.
Regelung der Schienentemperatur am Prüfstand für Nennstromerwärmung an Komponenten der elektrischen Energietechnik. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Ziel war es, ein Temperaturregelsystem für einen akkreditierten Prüfstand zur Typenfreigabe von Leistungsschaltern zu entwickeln. In dem Prüfstand werden Nennströme erzeugt und mit diesen Erwärmungsprüfungen durchgeführt. Das Regelsystem soll die Temperatur eines bestimmten Punktes einer Kupferschiene auf dieselbe Temperatur eines anderen Punktes der Kupferschiene regeln. Die maximale Differenz von Führungsgröße zu Regelgröße darf nicht größer als 5 K sein. Die Führungsgröße gleicht einer Erwärmungskurve. Die Über- und Unterschwinger der Regelgröße dürfen im stationären Zustand Schwankungen von 1 K nicht überschreiten. Denn beendet wird die Prüfung erst, wenn kein Messpunkt eine Temperaturänderung von 1 K pro Stunde aufweist. Zum Kühlen und Heizen soll ein Peltier-Element mit zugehörigem Kühlkörper und Lüfter genutzt werden. Ein Regler regelt den Strom und die Spannung, des Peltier-Elementes, um möglichst präzise Ergebnisse zu erzielen. Für die Auslegung des Peltier-Elements wurde eine theoretische Rechnung durchgeführt. Ziel war es, die benötigte Leistung annähernd zu ermitteln. Dafür wurde eine Energiebilanz aufgestellt und so ein Näherungswert berechnet. Nach praktischen Versuchen wurde das zuerst bestellte Peltier-Element aussortiert und schließlich ein Peltier-Element von Uwe-Electronic mit den Maßen 30x60 mm und einer Leistung von 147 W ausgewählt, welches den Anforderungen besser entsprach. Die Wahl des Reglers ist nach praktischen Versuchen auf einen PID-Regler von Omron gefallen, da der zuerst getestete Zweipunktregler die Ansprüche an die Genauigkeit nicht erfüllt hat. Für den Nachweis des Einhaltens der Toleranzen wurde die Messunsicherheit des gesamten Systems bestimmt. Diese setzt sich aus den Messunsicherheiten der einzelnen Bauteile zusammen. Deshalb werden zu allen Bauteilen, die es ermöglichten, Versuche realisiert. Die ermittelte Messunsicherheit des gesamten Systems ergibt 1,68 K. Diese hohe Genauigkeit erfüllt nicht nur alle Anforderungen, sondern ermöglicht es, in zukünftigen Versuchen einen Vorteil zu erzeugen. Denn die Toleranzen der Norm können ausgereizt werden. Die Regelgröße kann 3 K unter der Führungsgröße eingestellt werden. Damit werden immer noch alle Grenzen eingehalten und es wird dem Prüfling trotzdem ein wenig Wärme entzogen, welches dann bei einigen Prüfungen den entscheidenden Erfolg bringen könnte.
Konstruktion, Aufbau und Untersuchung eines automatisierten Drehmoment-Lastwechslers. - Ilmenau. - 33 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
An der technischen Universität Ilmenau wurde ein mehrachsiger Kraft- und Drehmomentsensor entwickelt, welcher auf dem Prinzip der Kibble-Waage beruht. Dieses Prinzip ermöglicht eine Selbstkalibrierung des Sensors. Langfristig soll die Genauigkeit der Selbstkalibrierung nachgewiesen werden. In dieser Arbeit wird der dazu notwendige Lastwechsler realisiert, der ein traditionelles Drehmomentkalibrierverfahren anwendet. Durch die Analyse bekannter Drehmomentkalibrierverfahren wird eine Basis zur Auswahl des effizientesten Funktionsprinzips geschaffen. Das ausgewählte Prinzip wird anschließend ausgearbeitet und in einem Kalibrieraufbau umgesetzt. Mit diesem Aufbau werden Versuche zur Wiederholbarkeit und zur Belastung des Sensors durchgeführt und anschließend ausgewertet.
Analyse und Validierung eines universell einsetzbaren Messsystems zur herstellerunabhängigen Vermessung von PKW-Antrieben. - Ilmenau. - 89 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Um Fahrzeuge verschiedener Hersteller im Rahmen einer Wettbewerbsanalyse in Bezug auf ihre Längsdynamik objektiv miteinander vergleichen zu können, wird von der Bertrandt Ingenieurbüro GmbH ein universelles Messsystem zur Aufnahme von Beschleunigung, Geschwindigkeit, Fahrpedalstellung und Motordrehzahl eingesetzt. Innerhalb der vorliegenden Arbeit soll das System hinsichtlich seiner Schwachpunkte bei Hard- und Software sowie der allgemeinen Nutzung analysiert und dokumentiert werden. Im Anschluss folgt die Konzeption eines neuen Messtechniksystems unter den vorher definierten Gesichtspunkten, mit dem Ziel, die Fahrzeugvermessung insgesamt effizienter, universeller und präziser zu gestalten.
Entwicklung und Konstruktion eines Waagschalenlifts für UltraMicro-Waagen. - Ilmenau. - 46 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit konstruktiven Möglichkeiten zu Reduktion parasitärer Kräfte auf das Wägesystem bei der Aufbringung des Wägegutes auf die Lastschale von Ultramikrowaagen. Setzt man das Wägegut mit einer zu großen Beschleunigung auf die Lastschale, so entstehen parasitäre Krafte durch den Aufsetzvorgang. Diese Kräfte können das Wägeergebniss negativ beeinflussen. Zur Reduktion dieser Kräfte wurde von der Firma Sartorius eine Vorrichtung entwickelt und durch ein Patent geschützt. Bei dieser Vorrichtung wird die Lastschale der Waage beim Öffnen des Windschutzes von dem Wägesystem durch eine spezielle Hubvorrichtung entkoppelt, so das die Aufsetzkraft nicht in das Wägesystem, sonden in den Rahmen der Waage eingeleitet wird. Bei Schliessen des Windschutzes wird die Lastschale vorsichtig auf das Wägesystem abgesetzt. Somit ist die Absetztkraft gering und sehr reproduzierbar. Die Anwendung dieses Prizipes führt zu einer besseren Reproduzierbarkeit der Wägewerte. In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde, basierend auf einem erarbeiteten, günstigen technischen Prinzip, eine konkrete konstruktive Umsetzung des Prinzipes für eine kommerziell verfügbare Waage der Firma Sartorius mit einem Wägebereich von 10 g und einer Auflösung von 10 [my]g umgesetzt. Hierbei wird ausgehend vom technischen Prinzip, die Funktionsweise, Optimierung, Konstruktion und die Montage der notwendigen Bauteile dargelegt. Im Ergebnis der Arbeit liegt ein vollständiger Zeichnungssatz zur praktischen Realisierung der Aufgabe vor. Ein entsprechender Demonstrator zur Verifizierung der Funktionsweise ist derzeit in Fertigung.
Analyse, Konzeption und Einführung eines standardisierten Verfahrens zur Ermittlung von Messunsicherheiten im Qualitätssicherungsprozess der Kalibriertechnik. - Ilmenau. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Messunsicherheiten sind essentiell für die Bewertung von Messergebnissen und nehmen durch die steigende Anzahl von Sensoren im Fahrzeug und der damit verbundenen umfassenden Auswertung von Messwerten, sowie durch kleiner werdende Toleranzen in der Entwicklung und Zertifizierung einen stetig wachsenden Stellwert in der Fahrzeugentwicklung ein. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Analyse, Konzeption und Einführung eines standardisierten Verfahrens zur Bestimmung von Messunsicherheiten in der Kalibriertechnik. Betrachtet wurden Kalibrieranlagen als Untermodell für die Messunsicherheitsanalyse bei Kalibrierungen. Für die Umsetzung wurden die derzeitigen Verfahren in der Kalibriertechnik analysiert und darauf basierend eine Konzept entwickelt, dass die Problematiken der bestehenden Verfahren optimieren soll. Ziel war es einen einheitlichen Grundwissensstand der Bearbeiter im Bezug auf die Messunsicherheitsbestimmung und eine harmonisierte Dokumentation zu gewährleisten. Dies wurde durch einen schriftlichen Leitfaden realisiert, der das Verfahren der Messunsicherheitsbestimmung spezifisch für die Kalibriertechnik erläutert. Zudem wurde eine Excel-Vorlage zur automatisierten Auswertung und Erstellung der Dokumentation der Messunsicherheit entwickelt. Das standardisierte Verfahren wurde an zwei Kalibrieranlagen validiert und die Erkenntnisse über das Verfahren kritisch beleuchtet. Ein Ausblick mit Verbesserungen und dem weiteren Vorgehen zur offiziellen Einführung im Qualitätssicherungsprozess wurde abschließend gegeben.
Parameterstudie zum Schließverhalten eines Rückschlagventils in einem integrierten hydraulischen Bremssystem für den Einsatz im PKW. - Ilmenau. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der tribologischen Untersuchung des Rückschlagventils, das im integrierten Bremssystem eingesetzt wird. Es sollen die Reibverhältnisse im Ventil und der Einfluss der Ventilsitzoberfläche auf den Schließvorgang untersucht werden. Damit Reibung nicht das Schließen des Ventils behindert, wird der Ventilsitz gegenwärtig in einem aufwändigen Prozess oberflächenbehandelt. Im ersten Schritt wird ein tribologisches Modell entwickelt, das den vorliegenden Zustand repräsentiert. Unter Zuhilfenahme des Modells werden der zulässige Reibwert bestimmt und die Einflussgrößen aufgezeigt. Anschließend werden Ansätze zur Berechnung des vorhandenen Reibwertes dargestellt. Im experimentellen Teil wird der Einfluss des Fertigungsverfahrens auf den Gleitreibwert bestimmt. Untersuchte Verfahren sind zwei Drehprozesse mit unterschiedlichen Parametern, Diamantglätten und Polieren. Der Probenkörper mit der diamantgeglätteten Oberfläche weist den geringsten Reibwert auf, der im Fall von Korrosion signifikant erhöht wird. Außerdem kann mit den Versuchen der Verschleiß am Dichtelement ermittelt werden, der ein Maß für die entstehende Leckage darstellt. Die Dichtheitsanforderungen im Ventil werden trotz der verschleißbedingten Leckage noch erfüllt. Diese Abschlussarbeitet bildet mit den erarbeiteten Grundlagen und Messergebnissen die Basis für kommende Untersuchungen.
Einsatzprofile und Prüfbestimmungen für zukünftige Ladeluftkühler. - Ilmenau. - 159 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung eines integrierten indirekten Ladeluftkühlers. Integrierte indirekte Ladeluftkühler finden in modernen Fahrzeugen immer häufiger Anwendung. Der Grund dafür ist der steigende Aufladegrad und die Verkleinerung des Hubraums heutiger Motoren. Diese Entwicklung wird allgemein als Downsizing bezeichnet. Der steigende Ladedruck führt zu einer erhöhten Ladelufttemperatur und einer geringeren Luftdichte. Mit einem Ladeluftkühler lässt sich die Ladelufttemperatur senken und die Luftdichte erhöhen. Die Folge ist eine Steigerung der Motorleistung. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Untersuchung von aktuellen und zukünftigen Kühlmittelrohren, die in integrierten indirekten Ladeluftkühler verbaut werden. Die beiden Kühlmittelrohre sollen hinsichtlich ihrer Bauteilfestigkeit und Kühlleistung verglichen werden. Dafür werden zwei integrierte indirekte Ladeluftkühler mit den beiden unterschiedlichen Kühlmittelrohren bestückt. Die beiden Ladeluftkühler werden mit Dehnungsmessstreifen und Thermoelementen ausgestattet. Auf diese Weise können die Spannungen durch die gemessenen Dehnungen berechnet werden. Aus den gewonnenen Ergebnissen kann eine Aussage zur Bauteilfestigkeit und Beanspruchung der zu untersuchenden Ladeluftkühler gemacht werden. Die entsprechenden Versuche finden sowohl an einem Prüfstand als auch in einem Versuchsfahrzeug der Firma MAHLE Behr GmbH & Co. KG statt. Der Versuch am Prüfstand dient zur Untersuchung des reinen Temperatureinflusses auf die Kühlmittelrohre. Die Messungen im Versuchsfahrzeug werden im Kühlungswindkanal der Firma MAHLE Behr & Co. KG und auf der Straße durchgeführt. Diese Messergebnisse ermöglichen eine Aussage zur Beanspruchung der Ladeluftkühler unter realen Bedingungen. Die Ergebnisse zeigen, dass die zukünftigen Kühlmittelrohre eine höhere Kühlleistung besitzen und sich die Ladelufttemperatur weiter absenken lassen. Die zukünftigen Kühlmittelrohre sind aber auch einer höheren Beanspruchung ausgesetzt, als die aktuellen Kühlmittelrohre. Die Entwicklung der zukünftigen Kühlmittelrohre ist damit noch nicht abgeschlossen. Diese Abschlussarbeit bildet die Grundlage für weitere Entwicklungen und Optimierungen.