Prof. J. Walter - Informationstechnik, Mikrocomputertechnik, Digitale Medien Konzeptentwicklung
Hochschule Karlsruhe Logo F&E / EEM
ConSALTing Machine
Wintersemester 21/22
Elias Pfeifer
Jan Wörnle

Konzeptentwicklung


Berechnung der Zylinderhöhen und Volumen


Zu Beginn der Konzeptionsphase mussten die verschiedenen Volumen berechnet werden, damit die Abmessungen des Bechers zur Konzeption und Konstruktion ermittelt werden konnten.

Page1  Page2
Bild 1: Berechung der Zylinderhöhe                                 Bild 2: Berechnung des Gesamtvolumen

Page3
Bild 3: Berechnung der Volumen

Tests zur Überpfrüfung der Funktionsprinzipien

Damit die konzepierten Funktionsprinzipien auch das gewünschte Ergebnis liefern, wurden die einzelnen Funktionsprinzipen vorab getestet. Hierfür wurden kleine Versuchsaufbauten konstruiert und aufgebaut.

Wägezelle:
Um die Funktionsweise und Tauglichkeit der Wägezelle als Messmittel, zwischen Becher und Griff, zu überprüfen, wurde ein Versuchsaufbau konzepiert, mit dem eine Aussage zur Tauglichkeit möglich ist, ohne den kompletten Becher drucken zu müssen. Dies würde bei einer Untauglichkeit Zeit und Material sparen.

Halterung1  Halterung2
Bild 4 & 5: Versuchsaufbau zur Überprüfung der Tauglichkeit der Wägezelle

Halterung3
Bild 6: Versuchsaufbau zur Überprüfung der Tauglichkeit der Wägezelle

Die Tests haben gezeigt, dass die Wägezelle, zwischen Becher und Henkel, als Messmittel verwendet werden kann. Die Wägezelle war in der Lage das Gewicht der Flasche auf 10g genau zu messen, was für die Anwendung von hinreichender Güte ist. Bei den Tests sind zudem Optimierungspotenziale am Griff sichtbar geworden, welche nun in einer zweiten Version  angepasst werden.

Salzdosiereinheit:
Da in der Konzeptionsphase die Skalierung des Motors schwer eintschätzbar war, wurden drei zur Verfügung stehende Schrittmotoren getestet.

Motor1  Motor2
Bild 7 & 8: Versuchsaufbau zur Testung der Aktorik

Motor3
Bild 9: Versuchsaufbau zur Testung der Aktorik

 Motor4
Bild 10: Untersuchte Schrittmotoren

Die Tests haben gezeigt, dass das Konzept umsetzbar ist, jedoch hatten die Motoren zu wenig Drehmoment, um die Dosierscheibe, beim Einfluss von geringen Reibwiderständen, konstant zu drehen.
 

Unter Berücksichtigung der begrenzten Versorgungsspannung von 5V, hat schlussendlich der NEMA 14 Schrittmotor die beste Performance geliefert und wurde somit für die Anwendung ausgewählt.

Der Zahnriementrieb erwies sich aufgrund der benötigten Vorspannkraft und den daraus resultierender Spannungen, als ungeeignet für die Anwendung. Aus diesem Grund wurde das Antriebskonzept auf ein einstufiges Zahnradgetriebe umgestellt. Durch die daraus verringerte Reibung sowie einem getriebebedingten höheren Drehmoment, verfügt die Anwendung nun über ausreichend Antriebsmoment.

Unterbau

Bild 11: Konzept mit Zahnradübersetzung

Da die Antriebsaktorik auf einem Schrittmotor basiert, für eine einfache Umsetzung der Wegsteuerung, ist die Einbindung eines geeigneten Referenzsystems notwendig. Zu diesem Zweck verfügt die ConSALTing Machine über eine LED-Photodioden-Kombination, mit der sich kostengünstig und effizient die Position der Dosierscheibe bestimmen lässt.

Fotodiode

Bild 12: Umsetzung des Referenzsystems

 



  Mit Unterstützung von Prof. J. Walter Wintersemester 21/22