Untersuchungen und Optimierungen eines Heißluftkanals. - Ilmenau. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik der Technischen Universität Ilmenau existiert ein Heißluftkanal, mit welchem die Forschung von multifunktional intelligenten Temperaturfühlern vorangetrieben werden soll. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der messtechnischen Charakterisierung verschiedener Kenngrößen und der Erfassung des Strömungs- und Temperaturprofils im Kanal. Dafür wurden Messungen bei unterschiedlichsten Bedingungen durchgeführt und anschließend ausgewertet. Dabei wurde festgestellt, dass die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit verbesserungswürdig ist, während die Regelung der Temperatur zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Um eine zuverlässige Umgebung innerhalb des Kanales zu erreichen, empfiehlt es sich die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit zu verbessern und verbliebene Fehlereinflüsse zu minimieren.
Konzeption und Konstruktion der automatischen Lastwechselvorrichtung eines Massekomparators. - Ilmenau. - 70 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde die automatische Lastwechselvorrichtung des bestehenden Seriengerätes vom Typ CEE 10000S-L der Firma Satorius konstruktiv überarbeitet. Dabei wurden unter anderem mit der Bewertung des existierenden Systems und der dargestellten Abstraktion in ein technisches Prinzip Schwachstellen der bisherigen Anordnung verdeutlicht. Für das notwendige Redesign wurde eine Zerlegung in verschiedene Funktionseinheiten vorgenommen. Bei der Konzeption der Baugruppen für die Bewegung in rotatorischer und translatorischer Richtung erfolgte ein Vergleich der erstellten Varianten. Unter der Berücksichtigung konstruktiver, metrologischer und ökonomischer Gesichtspunkte wurde ein Entwurf für jede Funktionseinheit ausgewählt und weitergehend betrachtet. Besonderem Augenmerk galt der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften durch optimierte Dimensionierung der primären Komponenten. Wenngleich die Belastungen aufgrund der Verdopplung der Massestücke stiegen, konnte die Tragfähigkeit in den Führungen und Lagern als Hauptkomponenten erhöht werden. Die Aktualisierung der beiden Antriebsstränge an den Stand der Technik wurde unter der Maßgabe der Verkleinerung des benötigten Bauraums und Senkung des Getriebespiels durchgeführt. Durch die weitestgehend konsequente Ausnutzung von Norm- und Kaufteilen sowie der Zerlegung komplexer Bauteile in mehrere funktionserfüllende Einzelteile wurden die anfallenden Kosten reduziert. Die Ergebnisse der Konzeptionsschritte wurden in einem vollständigen technischen Entwurf umgesetzt und mit Festigkeitsnachweisen sowie Lebensdauerberechnungen verifiziert.
Untersuchung zur Erfassung von sub-atomaren Strukturen mit einem Rasterkraftmikroskop. - Ilmenau. - 50 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit wurden Untersuchungen zur Erfassung der atomaren Struktur von Graphen, MoS2 und Mica mit einem Rasterkraftmikroskop (Solver HV 2 von NT-MDT) angestellt. Dazu wurden die Einflüsse verschiedener Parameter betrachtet und Vergleichsmessungen mit einem weiteren Rasterkraftmikroskop (Cypher von Oxford Instruments) durchgeführt. Darüber hinaus wurden Stufenproben mit Stufenhöhen von 1,5 nm, 0,75 nm und 0,25 nm mit einem Rasterkraftmikroskop gemessen und die Ergebnisse ausgewertet.
Konzeptionierung eines Universalprüfstandes zur Ermittlung mechanischer Kenngrößen von Funktionsmustern. - Ilmenau. - 178 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
In dieser Arbeit wurde ein Universalprüfstand zur Ermittlung mechanischer Kenngrößen an Funktionsmustern konzipiert. Die Konzipierung erfolgte in Anlehnung an den in VDI 2221 [1] beschriebenen Entwicklungsprozess. Ergebnis der Arbeit ist eine den Anforderungen entsprechende Konzeptvariante eines Prüfstands, welcher Kraft-Weg-Kennlinien und Drehmoment-Winkel-Kennlinien in unterschiedlichen Messbereichen aufnehmen kann. Das System kann die genannten Größen erzeugen und messen. Zu Beginn der Arbeit wurden die Anforderungen an das zu entwickelnde Produkt erarbeitet. Im Anschluss wurden zur Funktionserfüllung nötige Elemente definiert und Prinziplösungen für diese erarbeitet. Auf Grundlage der Prinziplösungen wurden Wirkstrukturen entwickelt und bewertet, um die technisch und wirtschaftlich beste Lösung zu ermitteln. Durch eine erneute Kombination von Prinziplösungen nach der Bewertung konnten zuvor auffällige Schwächen der Wirkstrukturen beseitigt und eine optimale Konzeptvariante ermittelt werden. Diese zeichnet sich durch sehr gute Genauigkeit der Messsysteme trotz niedriger Technologiekosten aus. Die Kraft und das Drehmoment werden auf Basis von Dehnmessstreifen gemessen. Durch einen modularen Aufbau des Prüfstands können durch Austausch der Messsysteme unterschiedliche Messbereiche bedient werden. Der Weg wird ebenso wie der Winkel mit einem absolut codierten, optischen Messsystem aufgenommen. Dadurch können hohe Auflösungen und Genauigkeiten erzielt werden, wobei keine Zählfehler, wie bei inkrementellen Verfahren, auftreten. Die aufgenommenen Messwerte werden in LabVIEW ausgewertet und als Kraft-Weg-Kennlinien sowie Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinien ausgegeben.
Nullpunktsverhalten von "[my]-Waagen". - Ilmenau. - 37 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Ziel der Bachelorarbeit war es, das Nullpunktsverhalten von "[my]-Waagen" zu analysieren und zu verbessern. Dazu wurde die Abhängigkeit des elektrischen Nullpunktes einer Mikro-Waage von verschiedenen Störgrößen wie Luftfeuchtigkeit, Luftdichte und Temperatur eingeschätzt. Die Waage wurde hinsichtlich ihrer Feuchteabhängigkeit genauer analysiert. Es wurden die Feuchteaufnahmen verschiedener Materialien untersucht und die Haupteinflussfaktoren identifiziert. Aufgrund dieser Erkenntnisse wurden Verbesserungen vorgeschlagen und teilweise im Versuch überprüft.
Untersuchungen zu gekoppelten Weißlichtinterferenzen an geläppten Lehrringen. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
In dieser Bachelorarbeit wird der Nachweis der Machbarkeit erbracht, einen Innendurchmesser mittels gekoppeltem Weißlicht in einem optischen Experimentalaufbau zu messen. Sie baut auf einem bestehenden Aufbau auf und beschäftigt sich mit deren Umbau. Der Nenndurchmesser des im Versuchsaufbau verwendeten Lehrrings beträgt 98 mm. Die Lichtquelle ist eine Superlumineszenzdiode mit einer mittleren Wellenlänge von 840 nm, einer spektralen Breite von 90 nm und einer Leistung von 10 mW. Die Strahlung der Quelle wird mittels Monomodefaser in den Aufbau eingebracht. Der Experimeltalaufbau ist vom Aufbau des Michelson-Interferometers abgeleitet. Es werden im Aufbau polarisationsoptische Bauteile verwendet um den Kontrast der Interferenzsignaturen zu erhöhen und zusätzliche Signaturen zu vermeiden. Die Reflexion der Strahlung am Lehrringdurchmesser erfordert die Anpassung des Strahlengangs durch Zylinderlinsen, damit eine Interferenzsignatur zustande kommt. Mittels der Weißlichtinterferenz kann der Durchmesser absolut anhand von zwei auftretenden Interferenzsignaturen bestimmt werden. Dies erfolgt durch das Verstellen eines beweglichen Spiegels von der Position des maximalen Kontrastes der ersten Signatur bis zur zweiten Signatur. Die Strecke entspricht dem optischen Weg, den ein Strahl zwischen zwei Reflexionen an gegenüberliegenden Stellen des Lehrring-Innenmantels im Durchmesser des Lehrringes zurücklegt. Um den geometrischen Weg des Innendurchmessers zu bestimmen, ist ein Glaswegausgleich für die Glasbauteile im Lehrring einzusetzen, bevor die Positions des Spiegels für die zweite Signatur bestimmt wird.
Aufbau und Validierung einer portablen Spannungsreferenz. - Ilmenau. - 53 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Der LTZ1000 ist eine ultra-stabile, temperatursteuerbare Referenz. Es ist für 7 V-Ausgänge mit Temperaturabweichungen von 0,05 ppm / K ausgelegt. Auf dem Chip ist eine Buried-Zener-Referenz, ein Heizwiderstand für die Temperaturstabilisierung und ein Temperaturerfassungstransistor enthalten. In der vorliegenden Arbeit hat die Berechnung die ungefähre Änderung der Referenzspannung für eine Änderung der Widerstandswerte des LTZ1000-Referenzwerts um 100 ppm analysiert. Das berechnete Ergebnis entspricht nahezu dem Ergebnis des Datenblattes. Damit wurden die theoretischen Grundlagen für die nachfolgenden Simulationen und Experimente gelegt. Vor der Simulation ist es erforderlich, eine LTZ1000 Z-Diode mit LTspice zu erstellen. Diese Z-Diode sollte die im Datenblatt angegebenen Parameterwerte erfüllen. Dies kann den Fehler der Simulation reduzieren und das Simulationsergebnis näher an den theoretischen Wert bringen, was einen höheren Referenzwert für die tatsächlichen experimentellen Ergebnisse liefert. Um die Transportfähigkeit der LTZ1000-Referenz zu erreichen, wird eine Powerbank als Stromversorgung für die LTZ1000-Referenz verwendet. Da die Powerbank keine Versorgungsspannung von 15 V bereitstellen konnte, führte dies nach der Simulation und nach 12-stündigen Tests dazu, dass die Versorgungsspannung von 16,5V und die von 15V nahezu die gleiche Wirkung auf die Ausgangsspannung der Referenz haben, so dass die ausgewählte Powerbank in Gebrauch genommen werden kann. In der vorliegenden Arbeit wurde Matlab nach mehrwöchiger Datenmessung zur Analyse der Daten verwendet, und es wurden einige Faktoren erhalten, die die Ausgangsspannung der Referenz beeinflussen, und es wurde der Grad ihres Einflusses auf die Ausgangsspannung ermittelt. Da die Ausgangsspannung der Referenz Fehlereinflüsse ergab, als die LTZ1000-Referenz vollständig abgekühlt war, wurde durch das Experiment eine Zeitspanne gefunden. Nach dem Einschalten auf dieser Zeitspanne blieb der LTZ1000-Referenz die resultierende Ausgangsspannung der Referenz stabil. In der vorherigen Arbeit wurde auch der Messfehler des Multimeters berechnet und analysiert, und der erhaltene Messfehler beeinflusste auch die Ausgangsspannung der Referenz. In dieser Bachelor-Arbeit wird die Transportfähigkeit der LTZ1000-Referenz durch rechnerische Analyse und Simulation verifiziert, und die meisten Faktoren, die die Ausgangsspannung der Referenz beeinflussen, werden analysiert, und die Langzezeitstabilität der LTZ1000-Referenz wurde ermittelt.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Diese Arbeit beschäftigt sich mit Untersuchungen einer elektromagnetisch, kraftkompensierten (EMK-)Waage bezüglich der Gestellverkippung, bei dynamischen und statischen Anregungen. Hierfür werden Untersuchungen mit mehreren Anregungsfrequenzen und -amplituden durchgeführt, um deren Einfluss auf die Verkippung des Gestells zu untersuchen. In mehreren Messkonfigurationen werden die Verkippungen des Gestells und der Lastaufnahme mit Hilfe eines Dreistrahlinterferometers gemessen. Die Messdaten werden aufbereitet und dargestellt. Es werden für die gemessenen Verkippungen Ausgleichsrechnungen vorgenommen, um den Einfluss der Gestellverkippung auf die Verkippung der Lastaufnahme zu untersuchen. Außerdem wird ein Zusammenhang der Auslenkung der Lastaufnahme und der Gestellverkippung untersucht. Hierfür werden statische Messungen vorgenommen, um die Verkippung des Gestells, als Drehfeder-Masse-System abschätzend modellieren zu können.
Entwicklung und messtechnische Erprobung eines neuartigen, simulationsfähigen Dummy-Aufbaus für Sitzklimamessungen an einem Automobilsitz. - Ilmenau. - 85 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung und messtechnischen Erprobung eines Dummy-Aufbaus für Temperaturmessungen von Sitzklimasystemen. Dieser Dummy ist für die digitale, numerische Berechnung geeignet. Im Entwicklungsteil liegt der Fokus auf der Ausarbeitung eines konkreten Dummy-Entwurfs. Zum Erreichen dieses Ziels ist das Thema entwicklungsmethodisch aufgearbeitet. Dazu zählen die Konzeption sowie die Erstellung verschiedener Prinzipe mit anschließender Bewertung und dem endgültigen, berechneten und konstruierten Entwurf. Der fertig hergestellte Dummy ist mittels Druckverteilungsmessungen auf seine Flächenabdeckung untersucht. Mit fest definierten Messparametern sind Messungen der Sitzheizung mit dem Dummy an verschiedenen Automobilsitzen geprüft. Diese Messergebnisse dienen als Input zu analogen Sitzklimasimulationen und tragen dazu bei, diese zu optimieren. Mess- und Simulationsergebnisse werden gegenübergestellt und interpretiert.
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.