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.
Konstruktion und Aufbau eines hochpräzisen Spiegelmessplatzes. - Ilmenau. - 65 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Diese Bachelorarbeit behandelt die Entwicklung und anschließende erste Erprobung eines hoch präzisen Messgeräts, für die Erfassung von Oberflächenabweichungen an optischen Oberflächen. Zu Beginn der Entwicklung stand die Konzeptphase, mit der anschließenden konstruktiven Umsetzung des Geräts. Abschließend fand eine erste messtechnische Untersuchung des Aufbaues statt. In der Konzeptphase ist das Grundfunktionsprinzip des Aufbaus entwickelt worden. Dabei wird durch die hochauflösende Messung der Position von Oberflächenpunkten in allen drei Raumrichtungen die Topologie der Oberfläche erfasst. Die Gestaltabweichung wird durch den Vergleich des Messobjekts mit einer Referenzfläche ermittelt. Bei der Konstruktion standen eine geringe Messunsicherheit, Reduzierung von Störeinflüssen und eine flexible Anwendung im Vordergrund. Anschließend wurde der Aufbau in Form eines Prototypen realisiert. Die erste messtechnische Untersuchung ergab, dass das Gerät die gestellten Anforderungen erfüllt. Die Messdaten zeigen schon im Rohzustand einen sehr geringen Anteil an Störsignalen bei einer sehr hohen Reproduzierbarkeit. Mit dem Gerät ist eine Qualifizierung von optischen Oberflächen mit Abweichungen bis [Lambda]/30 möglich.
Dynamisches Verhalten von Widerstandsthermometern. - Ilmenau. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Beim Einsatz von elektrischen Widerstandsthermometern ist für den Anwender das zeitliche Ansprechverhalten auf Temperaturänderungen von besonderem Interesse. Die Dynamik ist dabei von konstruktiven Aspekten des Thermometers, der Einbaustelle und dem, vom Medium und der Strömungsgeschwindigkeit beeinflussten Wärmeübergang abhängig. Diese Arbeit stellt eine messtechnische Untersuchung verschiedener elektrischer Widerstandsthermometer im Hinblick auf die dynamischen Kenngrößen dar. Dabei wird unter anderem auch untersucht, ob die Art des Wärmeeintrags in das Thermometer einen Einfluss auf das dynamische Verhalten hat. Hierfür wird zum einen als äußerer Wärmeeintrag eine plötzliche Temperaturänderung des umgebenden Messmediums geprüft, zum anderen wird ein innerer Wärmeeintrag durch die Erhöhung (und Verringerung) des Messstroms realisiert und untersucht. Da die zugrundeliegenden Modelle und Modelgleichungen bereits bekannt sind, liegt das besondere Augenmerk auf der Anwendbarkeit dieser Modelle auf den vorhandenen Versuchsaufbau sowie auf dem Vergleich zwischen den beiden verschiedenen Arten des Wärmeeintrags in den Temperaturfühler. Die Daten der Messungen werden mit den berechneten Modellen verglichen und mögliche Erklärungen für die aufgetretenen Abweichungen genannt.
Praktikumsversuch "Dynamische Kennwerte von Berührungsthermometern". - Ilmenau. - 59 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Inhalt dieser Bachelorarbeit ist die Überarbeitung des Praktikumsversuches "Dynamische Kennwerte von Berührungsthermometern", der im Fachgebiet Prozessmesstechnik angeboten wird. Bestandteil dieser Überarbeitung sind Anpassungen bereits vorhandener Messprogramme und messtechnische Untersuchungen zu neuen Thermometerbauformen mit dem Ziel, eine Auswahl geeigneter Messszenarien und Aufgaben bezüglich der im Praktikum angestrebten Lernziele zu treffen. Diese werden in einer neuen Praktikumsanleitung aufgeführt. Abschließend erfolgt eine Betrachtung der wichtigsten Einflussfaktoren auf das Messunsicherheitsbudget.
Entwicklung eines EMK-Waagen-Simulators. - Ilmenau. - 47 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist der Aufbau eines Hardwaresimulators, der das dynamische Verhalten einer elektromagnetisch kraftkompensierten (EMK) Waage nachbildet. Hierfür werden bekannte Analogien zwischen mechanischen Feder-Masse-Dämpfer Systemen und elektrischen Schwingkreisen genutzt um einen elektrischen Schaltkreis aufzubauen, der als Hardwaresimulator fungiert. Dabei sollen möglichst passive Bauelemente verwendet werden, um störende Einflüsse, wie Rauschen, gering zu halten. Zuerst wird ein theoretisches Modell der Waage vorgestellt, um mit dessen Hilfe die Übertragungsfunktion der offenen Strecke abschätzen zu können. Die Parameter der Übertragungsfunktion werden mit Hilfe des Thiele-Small-Modells bestimmt. Für ein besseres Ergebnis wird der Frequenzgang der errechneten Übertragungsfunktion mit Messwerten einer realen EMK-Waage verglichen und die Parameter angepasst. Anschließend werden für die ausgewählte EMK-Waage passende elektrische Bauteile ausgewählt, um einen entsprechenden Hardwaresimulator für diese aufzubauen. In mehreren Messungen wird das Verhalten des Schaltkreises mit dem der EMK-Waage verglichen.
Konzeptionierung eines Führungssystems für ein miniaturisiertes opto-mechanisches Messsystem. - Ilmenau. - 82 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neue mechanische Führung für einen Mikroantrieb entwickelt, simuliert und in die Praxis umgesetzt. Ziel ist die Integration des Antriebs in den Messausleger eines neuartigen Handmessgeräts auf Basis der Weißlichtinterferometrie. Dazu werden zunächst verschiedene Konzepte mechanischer Führungen vorgestellt und auf ihre Einsetzbarkeit hin analysiert. Prinzipiell geeignet scheint ein Konzept mit Blattfedern, welches im Hinblick auf Funktion und Anforderungen untersucht sowie charakterisiert wird. Aus der Blattfederführung wird eine neue Führung abgeleitet und entsprechend den Anforderungen weiter angepasst und verbessert. Bei dem neuen Konzept dienen Federdrähte als Führungselemente, welche im Laufe der Arbeit dimensioniert werden. Ein weiterer entscheidender Aspekt ist die Anordnung der Drähte. Es werden verschiedene Anordnungen simuliert und nach einer Bewertung das Beste weiter verfolgt. Nach der theoretischen Betrachtung und Auslegung des neuen Führungskonzepts erfolgt eine Umsetzung dessen und eine Integration in den Laboraufbau, um anhand praktischer Versuche die Funktionsweise zu verifizieren und die Eigenschaften zu charakterisieren. Es zeigt sich, dass die Federdrahtführung grundsätzlich funktionsfähig ist, allerdings doch ein paar Probleme auftreten, sodass weiter am Konzept mit Blattfedern festgehalten und dieses optimiert wird.
Development of a control software for an atomic force microscope in LabVIEW. - Ilmenau. - 79 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Metrologische Rasterkraftmikroskope (MAFMs), wie sie am National Physical Laboratory (NPL) entwickelt und verwendet werden, erfordern lange Messzeiten. Eine Möglichkeit, um die Zeit für eine Messung zu reduzieren, besteht in der Nutzung von adaptiven Abtastwegen, welche eine Alternative zu den konventionellen Rasterscans darstellen. Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Entwicklung einer neuen Mess- und Steuersoftware in LabVIEW für die metrologischen Rasterkraftmikroskope von NPL. Die Software wurde auf Basis des Client-Server Modells entwickelt. Zur Erprobung der Software wurde ein einfaches Rasterkraftmikroskop aufgebaut. Dieses enthält einen Sensorkopf von NPL mit einem Faserinterferometer, durch das die Auslenkung des Cantilevers detektiert wird. Die entwickelte Software verwendet zur Erzeugung der Abtastwege die Gwyscan-Bibliothek. Diese beinhaltet neben den konventionellen Rasterscans zusätzlich nicht-äquidistante und Verbesserungsscans.
Untersuchungen zur Realisierung von Fixpunkttemperaturen unterhalb von 0 ˚C. - Ilmenau. - 124 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Die Kalibrierung von Thermometern an Fixpunkten zeichnet sich durch die hohe erreichbare Genauigkeit und die gute Reproduzierbarkeit aus. Um Fixpunktkalibrierungen auch in der Industrie sinnvoll nutzen zu können, muss die Kalibrierung schneller und günstiger durchführbar sein. Dafür werden kleinere Fixpunktzellen verwendet, was zur Folge hat, dass die Kalibriergenauigkeit nachlässt. Ziel der Arbeit ist es, für eben diese Kalibrierung weitere leicht zugängliche, günstige und geeignete Stoffe und Stoffgemische zu finden. Dafür werden Versuchsstoffe, die einen Phasenübergang im Temperaturbereich von 0 ˚C bis -50 ˚C aufweisen, charakterisiert und die für die Thermometerkalibrierung an Fixpunkten relevanten Eigenschaften ermittelt. Mit den erarbeiteten Kriterien zur Auswahl von Fixpunktmaterialien werden dann Stoffe und Gemische ausgewählt, die sich möglicherweise für eine Thermometerkalibrierung eignen. Die Auswahl der Versuchsstoffe und die Untersuchung orientieren sich dabei an den Ansprüchen einer industriellen Verwendung von Fixpunktmaterialien zur Thermometerkalibrierung. Mit Hilfe von Versuchen an eigens aufgebauten Fixpunktzellen und einem bereits kalibrierten Thermometer wird die Tauglichkeit der ausgewählten Stoffe zur Fixpunktkalibrierung getestet. Die Ergebnisse zu den einzelnen Stoffen werden dann miteinander verglichen und ausgewertet. Um einen Vergleich der Ergebnisse zu bereits vorhandenen Erkenntnissen anstellen zu können, wird die Untersuchung zusätzlich mit einem bereits untersuchten Material durchgeführt.
Entwicklung und Umsetzung eines Prüfstandskonzeptes zur Verifikation eines Beobachters für die Schätzung hydraulischer Systemgrößen. - Ilmenau. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Im Automobilbereich nehmen die Anforderungen bezüglich Ausfallsicherheit, Effizienz und Realisierungskosten der elektrisch getriebenen Nebenaggregate stetig zu. Als beispielhaftes Anwendungsgebiet für bedarfsgesteuerte Nebenaggregate lässt sich die druckgeregelte Hydraulikpumpe zur Erzeugung notwendiger Drücke in automatisierten Schaltgetrieben herausgreifen. Hierbei besteht das Ziel, die Sensoren zur Erfassung der Systemdrücke mittels Beobachter zu ersetzen oder zu ergänzen. Somit lassen sich Kosten reduzieren oder die Ausfallsicherheit durch eine redundante Ausführung deutlich steigern. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Verifikation eines vorhanden Druckbeobachters zur Schätzung hydraulischer Größen in Ölkreisläufen. Durch die Entwicklung eines Konzeptes für eine Testumgebung, bestehend aus Prüfstandselektronik und Hydraulikprüfstand, können geschätzte und gemessene Größen erfasst und für eine Bewertung des Algorithmus herangezogen werden. Anhand der gegebenen Aufgabenstellung werden zunächst die Anforderungen an beide Teilsysteme abgeleitet. Die umzusetzende Prüfstandselektronik dient zur Ansteuerung der hydraulischen Komponenten, der Messwerterfassung, der Aufbereitung und der Weitergabe an eine zentrale Datenverarbeitungseinheit. Begleitend zur Bauteilrecherche werden Schaltplan und Layout der Leiterkarte erstellt, die daraufhin aufgebaut und getestet wird. Für die Umsetzung des Hydraulikprüfstandes stehen zunächst die konstruktive Gestaltung des Gestells und die zugehörige Hydraulikanordnung im Vordergrund, wobei Bauteile an Hand von Dimensionierungsrichtlinien ausgewählt werden. Um den Funktionsnachweis ausgewählter Teilkomponenten zu erbringen, wird der Prüfstand aufgebaut und mit der Prüfstandselektronik in Betrieb genommen.
Untersuchung einer Methode zur optischen Winkelmessung mittels Weißlichtinterferometrie. - 48 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Diese Arbeit befasst sich mit der Erarbeitung einer neuen Möglichkeit der präzisen Winkelmessung durch die Verwendung von Weißlichtinterferenz, speziell für die Messung von Winkelsekunden. Um dies zu erreichen wird ein spezielles Prisma, genannt Kösters-Prisma in Verbindung mit einer Weißlichtquelle verwendet. Wenn sich vor dem Prisma ein Spiegel befindet, kann man bei Tageslicht in dem Prisma Interferenzstreifen beobachten. Verändert man den Winkel des Spiegels, hat dies auch eine Veränderung Interferenz zur Folge. Es wird erarbeitet, welcher messtechnische Zusammenhang zwischen dem Winkel des Spiegels und der Veränderung der Interferenzstreifen besteht. Außerdem werden die Strahlenverläufe aus mehreren Blickrichtungen betrachtet und analysiert. Der für mögliche Messmethoden zur Verfügung stehende Messbereich wird untersucht. Untersuchungen haben ergeben, dass der Messbereich unter einer Winkelminute liegt. Abschließend werden die durchgeführte Abstandsmessungen der Interferenzstreifen mit einer Kamera und einem Tool für den Computer ausgewertet und mit den real eingestellten Winkeln verglichen. Am Ende der Arbeit werden Anregungen für weitere Ansätze zur Erstellung einer Messmethode für Winkelmessungen und die Verbesserung des Versuchsaufbaus gegeben.