Technische Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee - Benutzerbeiträge [de]

Pumpenprüfstand

2024-08-02T14:10:12Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || || 100 ||
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
|-
| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || || 100 || 24.07.2024
|-
| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
|-
| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|-
| 14 || Software || [[Anbindung Prüflinge]] || || 70 ||
|}

Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip

2024-07-31T16:41:45Z

Leonhard Schöner: Leonhard Schöner lud eine neue Version von Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip hoch

MATLAB GUI Pumpenprüfstand

Projektrücksprache 17.07.2024

2024-07-29T18:24:29Z

Leonhard Schöner: Die Seite wurde neu angelegt: „== Besprechungsprotokoll == Ort: Hochschule München Datum: 24.07.2024 Teilnehmer: Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner, LbA Rohnen Moderator: Amir Braun Protokollant: Leonhard Schöner == Top 1) Genehmigung Protokoll letzte Rücksprache == Das Protokoll der letzten Rücksprache vom 19.06.2024 wurde inhaltlich genehmigt und bereits ins Wiki aufgenommen. == Top 2) Konstruktion Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil == Die Konstruktion des Te…“

== Besprechungsprotokoll ==
Ort: Hochschule München

Datum: 24.07.2024

Teilnehmer: Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner, LbA Rohnen

Moderator: Amir Braun

Protokollant: Leonhard Schöner

== Top 1) Genehmigung Protokoll letzte Rücksprache ==
Das Protokoll der letzten Rücksprache vom 19.06.2024 wurde inhaltlich genehmigt und bereits ins Wiki aufgenommen.

== Top 2) Konstruktion Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil ==
Die Konstruktion des Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil wurde fertiggestellt. Neue Prototypen wurden von allen Sensoren gedruckt. Beim Temperatursensor wurden noch bestehende Probleme beseitigt. Das bedeutet, ein händisches Nachschleifen ist nicht mehr nötig, damit der Sensor in den Anschluss passt und auch der Schrumpfschlauch passt in das Bauteil.

Es werden drei Temperatursensoren gefertigt und Herrn Rohnen übergeben. Besprochen wurde außerdem die Realisierung der Fertigungshilfe. Die Temperatursensoren sollen dabei nicht gedreht werden, sondern nur in einer Position (kopfüber) trocknen.

Der Drucksensor wurde fertig konstruiert und gedruckt, er wird nun gefertigt.

Am Dosierventil wurden Kleinigkeiten nachgebessert und der neue Prototyp wird montiert.

Im Wiki werden für die neuen Bauteile Komponenten angelegt und sinnvolle Namen vergeben. Auch die step-Dateien werden im Wiki abgespeichert.

== Top 3) Prüfprozesse für Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil ==
Die Sensoren konnten nicht getestet werden, da es beim Einbau des Dosierventils zu Problemen mit der Schrittmotorsteuerung kam und damit einhergehend die Pumpe ausgebaut wurde.

Der Grund dafür ist, dass der Schrittmotor des Dosierventils mit dem Microcontroller der Pumpe angesteuert werden sollte.
Aufgrund des bevorstehenden Projektabschlusses wurde die Entscheidung getroffen, das Dosierventil auszubauen und den Pumpenprüfstand wieder in einen Funktionsfähigen Zustand zu versetzen.

== Top 4) Abschlusspräsentation und Projektabschluss ==
Der Projektabschluss und die Abschlusspräsentation finden am 31.07.2024 um 17:00 Uhr statt. Hierbei wird das Ergebnis der Projektarbeit präsentiert.

== Top 5) Projektbericht ==
Auch im Bericht wird das Ergebnis der Projektarbeit festgehalten. Er dient der nachfolgenden Projektgruppe zur Orientierung. Die Abgabe muss nicht zwingend zur Abschlusspräsentation erfolgen. Festgehalten wurde, dass der Bericht bis zum 07.08.2024 abgegeben wird.

Pumpenprüfstand

2024-07-21T13:56:50Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || Leonhard Schöner|| 100 || 24.07.2024
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
|-
| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || Leonhard Schöner || 50 || 24.07.2024
|-
| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
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| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
|-
| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|-
| 14 || Software || [[Anbindung Prüflinge]] || Leonhard Schöner|| 70 || 24.07.2024
|}

Projektarbeit Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner

2024-07-19T13:09:35Z

Leonhard Schöner: /* Besprechungsprotokolle */

= Entwicklung von Sensoren und Aktoren Sommersemester 2024 =

== Aufgabenanalyse ==
=== Änderungsumfang am Pumpenprüfstand ===
Die Pumpe soll durch eine neue Außenzahnrad Pumpe der Firma AVS Römer ausgetauscht werden, um einen beständigeren Betrieb zu ermöglichen . Sie wird mit einer Versorgungsspannung von 24V versorgt und vom Steuersignal (0 bis 5 V) angesteuert, welches von einer weiteren MCU erzeugt wird. Die MATLAB GUI ist so anzupassen , dass der An / Aus Button des 24 V Netzteils entfällt . Stattdessen wird ein Drehzahl sollwert Slider mit Umrechnung auf digitalen Stellwert integriert Der DAC gibt u. U. bei Stellwert 4095 (2^12, 12 Bit DAC) mehr als 5 V aus. Hier muss der Spannungsendwert ermittelt werden, über den dann eingestellt wird.

Weitere Anpassung der MATLAB GUI für den Aufbau der Kommunikation mit den MCUs ist durchzuführen. Hier muss die Systematik aus der Betriebssoftware der Kaffeemaschine übernommen bzw. optimiert werden. Diese MATLAB GUI dient lediglich der Prüfstandbedienung. Spezifische Anpassungen wegen durchzuführenden Messaufgaben werden daran nicht durchgeführt. Ebenso wird eine Korrektur der Pläne erforderlich.

=== Temperatursensor Mechanik ===
Die aktuell verwendeten Temperatursensoren sind nicht mehr lieferbar, weshalb neue, möglichst schnell reagierende 10kOhm Sensoren auf Basis eines AVS Römer T Stücks entwickelt werden sollen. Ein potenzielles Konzept ist bereits vorhanden und soll auf die Realisierbarkeit untersucht und fertig ausgearbeitet werden. Dazu zählen ein klar definierter Entwurf und serienfähiger Fertigungsplan des fertigen Temperatursensors, sowie die zur Fertigung notwendigen Hilfen, falls solche anfallen sollten. Sollte das vorhandene Konzept nicht realisierbar sein, ist ein eine neue Lösung zu e rarbeiten. Darüber hinaus soll der neu entwickelte Temperatursensor in den Pumpenprüfst and eingebaut und anhand eines Prüfungskonzepts erprobt werden. Hierfür ist es notwendig sich mit weiteren Aufgaben auseinanderzusetzen: den Einbau des Temperatursensors in den Pumpenprüfstand, die korrekte Messdatenerfassung und Auswertung des Sensor Signals und einem Prüfverfahren des Sensors auf Funktionalität. Das Ziel der Erprobung beinhaltet die Ermittlung der Spannungs Temperatur Kennlinie, der Reaktionszeit, der Dichtigkeit des Systems und der Dauerbetriebsfestigkeit des fertigen Sensors Ebenso gilt es einen Festigkeitsnachweis zu führen.

=== Drucksensor Mechanik ===
Für den Drucksensor ist der Sensortyp bereits definiert (keramischer Drucksensor, B+B Sensor). Jedoch liegt bislang kein Anschluss zwischen dem Sensor und der Messstrecke vor. Für die Integration in den Pumpenprüfstand gilt es ein druckdichtes Gehäuse mit Rohranschluss zu konstruieren und vorzugsweise mit dem FDM 3D Druckverfahren zu fertigen. Es sollte Drücken bis zu 16 bar standhalten (Prüfdruck 24 bar, Auslegungsdruck 48 bar). Ein Festigkeitsnachweis ist zu führen.

Für die Streuung der elektrischen Kennwerte liegt eine abgleichbare Anpassungsschaltung vor. Diese Anpassung soll entweder im Gehäuse mit eingebracht werden oder sensornah in die elektrische Leitung integriert werden. Bei der Entwicklung ist es notwendig sich mit dem erforderlichen elektronischen Abgleich des Sensors auseinanderzusetzen. Die Abgleichprozedur ist zu ermitteln.

Der Drucksensor wird in den Pumpenprüfstand eingebaut und erprobt. Die Messdaten des Sensorsignals werden erfasst und ausgewertet. Es w erden die Spannungs Druckkennlinie sowie wenn möglich, die Reaktionszeit ermittelt. Bei der Erprobung sind zudem die Betriebsfestigkeit des fertigen Sensors und die betriebssichere Dichtheit des Systems zu überprüfen.

=== Dosierventil ===
Da das AVS-Römer Dosierventil nicht mehr geliefert werden kann, wird die bereits in [56] durchgeführte Grundlagenuntersuchung fortgesetzt. Ein vielversprechender Ansatz ist ein modifizierter Kugelhahn in Verbindung mit einem Schrittmotor. Aus diesen Komponenten ist ein Dosierventil zu entwickeln.

Zu klären ist, ob die arretierten Endlagen des Kugelhahns erreicht werden müssen, oder ob ein Schließen/Öffnen bis zu diesen Punkten ausreichend ist. Hierfür wird es am Pumpenprüfstand erprobt werden. Für die Ansteuerung des Schrittmotors kann ggf. die vorhandene Für die Ansteuerung des Pumpenprüfstands verwendet werden, alternativ wird eine unabhängige Schrittmotorsteuerung verwendet, was allerdings den Einsatz einer weiteren MCU bedeuten würde.

Die Initialisierung des Schrittmotors muss entwickelt und es muss ermittelt werden wieviele Schritte je Grad Verstellwinkel benötigt werden.

Es bedarf einer Gehäusekonstruktion vorzugsweise in 3D FLM Druck welche den Kraftschluss zwischen Kugelhahn und Schrittmotor sicherstellt, diese muss Dauerfest einem Drehmoment von 1 Nm standhalten. Es ist ein Festigkeitsnachweis zu führen und der benötigte Bauraum Bauraum in der Kaffeemaschineder Kaffeemaschine muss berücksichtigt werden.

=== Prüfprozesse ===
==== Prüfprozess Temperatursensor ====
Zur Bestimmung der Temperaturkennlinie wird analog zum Kalibrierprozess des Messsystems des [[Mess-System|Mess-Systems]] vorgegangen. Die Dichtheit des Systems wird durch Druckbeaufschlagung nachgewiesen, während die Reaktionszeit durch abrupten Temperaturwechsel bestimmt wird. Die Temperatur-Sensorik des Pumpenprüfstand gilt als Referenz, wobei die Temperaturwerte zur Ermittlung der Spannungswerteswerte des neu entwickeltenTemperatursensors herangezogen Temperatursensors herangezogen werden.

==== Prüfprozess Drucksensor ====
Für den Nullpunktabgleich und den Verstärkungsabgleich des Drucksensors wird eine Prüfprozedur benötigt. Die Systemdichtheit wird durch Druckbeaufschlagung sichergestellt, hierbei gilt die Druck-Sensorik des Sensorik des Pumpenprüfstands als Referenz. Für die jeweiligen Druckmesswerte des Pumpenprüfstands werden die Spannungswerte der entwickelten und abgeglichenen Drucksensoren ermittelt.

Für die Messungen mit dem Temperatur- und Drucksensor wird ein eigenständiges Mess-System benötigt.

==== Prüfprozess Dosierventil ====
Die Prüfungen des Dosierventils könnten potenziell mit der Elektronik und Software des Pumpenprüfstands durchgeführt werden. Das neu entwickelte Dosierventil ersetzt das vorhandene Ventil am Pumpenprüfstand und wird eingesetzt, um einen Leitungswiderstand am Druckmessstrang zu erzeugen. Die Wirkung des Dosierventils wird über das Flowmeter und den Referenzdrucksensor ermittelt.

=== Hard- und Software für die Prüfprozesseund Software für die Prüfprozesse ===
Für einen Teil der Prüfprozesse wird eine eigenständige Messtechnik in Form von Hard- und und Software benötigt. Die Software wird in MATLAB® erstellt.

== Zielvereinbarung ==
Es wird die Entwicklung eines Temperatursensors, eines Drucksensors und eines Dosierventils vereinbart.

Die entwickelten Sensoren und Aktoren werden am Pumpenprüfstand erprobt. Die erforderlichen Messprozesse dazu werden definiert, dokumentiert und durchgeführt.

Der Pumpenprüfstand wird auf die AVS-Römer-Außenzahnradpumpe umgebaut und die vorhandene MATLAB®-GUI dazu angepasst.

= Besprechungsprotokolle =
* [[Projektrücksprache 10.04.2024]]
* [[Projektrücksprache 24.04.2024]]
* [[Projektrücksprache 08.05.2024]]
* [[Projektrücksprache 22.05.2024]]
* [[Projektrücksprache 05.06.2024]]
* [[Projektrücksprache 19.06.2024]]
* [[Projektrücksprache 17.07.2024|Projektrücksprache 24.07.2024]]
* [[Abschlusspräsentation 31.07.2024]]

Projektarbeit Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner

2024-07-19T13:06:26Z

Leonhard Schöner: /* Besprechungsprotokolle */

= Entwicklung von Sensoren und Aktoren Sommersemester 2024 =

== Aufgabenanalyse ==
=== Änderungsumfang am Pumpenprüfstand ===
Die Pumpe soll durch eine neue Außenzahnrad Pumpe der Firma AVS Römer ausgetauscht werden, um einen beständigeren Betrieb zu ermöglichen . Sie wird mit einer Versorgungsspannung von 24V versorgt und vom Steuersignal (0 bis 5 V) angesteuert, welches von einer weiteren MCU erzeugt wird. Die MATLAB GUI ist so anzupassen , dass der An / Aus Button des 24 V Netzteils entfällt . Stattdessen wird ein Drehzahl sollwert Slider mit Umrechnung auf digitalen Stellwert integriert Der DAC gibt u. U. bei Stellwert 4095 (2^12, 12 Bit DAC) mehr als 5 V aus. Hier muss der Spannungsendwert ermittelt werden, über den dann eingestellt wird.

Weitere Anpassung der MATLAB GUI für den Aufbau der Kommunikation mit den MCUs ist durchzuführen. Hier muss die Systematik aus der Betriebssoftware der Kaffeemaschine übernommen bzw. optimiert werden. Diese MATLAB GUI dient lediglich der Prüfstandbedienung. Spezifische Anpassungen wegen durchzuführenden Messaufgaben werden daran nicht durchgeführt. Ebenso wird eine Korrektur der Pläne erforderlich.

=== Temperatursensor Mechanik ===
Die aktuell verwendeten Temperatursensoren sind nicht mehr lieferbar, weshalb neue, möglichst schnell reagierende 10kOhm Sensoren auf Basis eines AVS Römer T Stücks entwickelt werden sollen. Ein potenzielles Konzept ist bereits vorhanden und soll auf die Realisierbarkeit untersucht und fertig ausgearbeitet werden. Dazu zählen ein klar definierter Entwurf und serienfähiger Fertigungsplan des fertigen Temperatursensors, sowie die zur Fertigung notwendigen Hilfen, falls solche anfallen sollten. Sollte das vorhandene Konzept nicht realisierbar sein, ist ein eine neue Lösung zu e rarbeiten. Darüber hinaus soll der neu entwickelte Temperatursensor in den Pumpenprüfst and eingebaut und anhand eines Prüfungskonzepts erprobt werden. Hierfür ist es notwendig sich mit weiteren Aufgaben auseinanderzusetzen: den Einbau des Temperatursensors in den Pumpenprüfstand, die korrekte Messdatenerfassung und Auswertung des Sensor Signals und einem Prüfverfahren des Sensors auf Funktionalität. Das Ziel der Erprobung beinhaltet die Ermittlung der Spannungs Temperatur Kennlinie, der Reaktionszeit, der Dichtigkeit des Systems und der Dauerbetriebsfestigkeit des fertigen Sensors Ebenso gilt es einen Festigkeitsnachweis zu führen.

=== Drucksensor Mechanik ===
Für den Drucksensor ist der Sensortyp bereits definiert (keramischer Drucksensor, B+B Sensor). Jedoch liegt bislang kein Anschluss zwischen dem Sensor und der Messstrecke vor. Für die Integration in den Pumpenprüfstand gilt es ein druckdichtes Gehäuse mit Rohranschluss zu konstruieren und vorzugsweise mit dem FDM 3D Druckverfahren zu fertigen. Es sollte Drücken bis zu 16 bar standhalten (Prüfdruck 24 bar, Auslegungsdruck 48 bar). Ein Festigkeitsnachweis ist zu führen.

Für die Streuung der elektrischen Kennwerte liegt eine abgleichbare Anpassungsschaltung vor. Diese Anpassung soll entweder im Gehäuse mit eingebracht werden oder sensornah in die elektrische Leitung integriert werden. Bei der Entwicklung ist es notwendig sich mit dem erforderlichen elektronischen Abgleich des Sensors auseinanderzusetzen. Die Abgleichprozedur ist zu ermitteln.

Der Drucksensor wird in den Pumpenprüfstand eingebaut und erprobt. Die Messdaten des Sensorsignals werden erfasst und ausgewertet. Es w erden die Spannungs Druckkennlinie sowie wenn möglich, die Reaktionszeit ermittelt. Bei der Erprobung sind zudem die Betriebsfestigkeit des fertigen Sensors und die betriebssichere Dichtheit des Systems zu überprüfen.

=== Dosierventil ===
Da das AVS-Römer Dosierventil nicht mehr geliefert werden kann, wird die bereits in [56] durchgeführte Grundlagenuntersuchung fortgesetzt. Ein vielversprechender Ansatz ist ein modifizierter Kugelhahn in Verbindung mit einem Schrittmotor. Aus diesen Komponenten ist ein Dosierventil zu entwickeln.

Zu klären ist, ob die arretierten Endlagen des Kugelhahns erreicht werden müssen, oder ob ein Schließen/Öffnen bis zu diesen Punkten ausreichend ist. Hierfür wird es am Pumpenprüfstand erprobt werden. Für die Ansteuerung des Schrittmotors kann ggf. die vorhandene Für die Ansteuerung des Pumpenprüfstands verwendet werden, alternativ wird eine unabhängige Schrittmotorsteuerung verwendet, was allerdings den Einsatz einer weiteren MCU bedeuten würde.

Die Initialisierung des Schrittmotors muss entwickelt und es muss ermittelt werden wieviele Schritte je Grad Verstellwinkel benötigt werden.

Es bedarf einer Gehäusekonstruktion vorzugsweise in 3D FLM Druck welche den Kraftschluss zwischen Kugelhahn und Schrittmotor sicherstellt, diese muss Dauerfest einem Drehmoment von 1 Nm standhalten. Es ist ein Festigkeitsnachweis zu führen und der benötigte Bauraum Bauraum in der Kaffeemaschineder Kaffeemaschine muss berücksichtigt werden.

=== Prüfprozesse ===
==== Prüfprozess Temperatursensor ====
Zur Bestimmung der Temperaturkennlinie wird analog zum Kalibrierprozess des Messsystems des [[Mess-System|Mess-Systems]] vorgegangen. Die Dichtheit des Systems wird durch Druckbeaufschlagung nachgewiesen, während die Reaktionszeit durch abrupten Temperaturwechsel bestimmt wird. Die Temperatur-Sensorik des Pumpenprüfstand gilt als Referenz, wobei die Temperaturwerte zur Ermittlung der Spannungswerteswerte des neu entwickeltenTemperatursensors herangezogen Temperatursensors herangezogen werden.

==== Prüfprozess Drucksensor ====
Für den Nullpunktabgleich und den Verstärkungsabgleich des Drucksensors wird eine Prüfprozedur benötigt. Die Systemdichtheit wird durch Druckbeaufschlagung sichergestellt, hierbei gilt die Druck-Sensorik des Sensorik des Pumpenprüfstands als Referenz. Für die jeweiligen Druckmesswerte des Pumpenprüfstands werden die Spannungswerte der entwickelten und abgeglichenen Drucksensoren ermittelt.

Für die Messungen mit dem Temperatur- und Drucksensor wird ein eigenständiges Mess-System benötigt.

==== Prüfprozess Dosierventil ====
Die Prüfungen des Dosierventils könnten potenziell mit der Elektronik und Software des Pumpenprüfstands durchgeführt werden. Das neu entwickelte Dosierventil ersetzt das vorhandene Ventil am Pumpenprüfstand und wird eingesetzt, um einen Leitungswiderstand am Druckmessstrang zu erzeugen. Die Wirkung des Dosierventils wird über das Flowmeter und den Referenzdrucksensor ermittelt.

=== Hard- und Software für die Prüfprozesseund Software für die Prüfprozesse ===
Für einen Teil der Prüfprozesse wird eine eigenständige Messtechnik in Form von Hard- und und Software benötigt. Die Software wird in MATLAB® erstellt.

== Zielvereinbarung ==
Es wird die Entwicklung eines Temperatursensors, eines Drucksensors und eines Dosierventils vereinbart.

Die entwickelten Sensoren und Aktoren werden am Pumpenprüfstand erprobt. Die erforderlichen Messprozesse dazu werden definiert, dokumentiert und durchgeführt.

Der Pumpenprüfstand wird auf die AVS-Römer-Außenzahnradpumpe umgebaut und die vorhandene MATLAB®-GUI dazu angepasst.

= Besprechungsprotokolle =
* [[Projektrücksprache 10.04.2024]]
* [[Projektrücksprache 24.04.2024]]
* [[Projektrücksprache 08.05.2024]]
* [[Projektrücksprache 22.05.2024]]
* [[Projektrücksprache 05.06.2024]]
* [[Projektrücksprache 19.06.2024]]
* [[Projektrücksprache 10.07.2024]]
* [[Projektrücksprache 17.07.2024|Projektrücksprache 24.07.2024]] (vorläufiges Datum, Prüfungszeit)
* [[Abschlusspräsentation 31.07.2024]]

Anbindung Prüflinge

2024-06-26T11:44:32Z

Leonhard Schöner: /* Leonhard Schöner, 26.05.2024 - Vorgehensweise Anschluss Prüflinge */

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

= Leonhard Schöner, 26.06.2024 =

Für die Initialisierung des Microcontrollers des jeweiligen Prüflings wird in der Funktion init_mcus wird ein weiterer Fall einprogrammiert, welcher die Kennung des hinzukommenden Microcontrollers auswertet. In diesem wird ein Skript mit dem Namen „verbindung_weitere_mcus“ aufgerufen, in dem die Initialisierungsroutine des Prüflings hinterlegt wird. Wenn kein Prüfling angeschlossen ist, liegt dieses Skript als funktionslose Hülle vor.

Die Kalibrierwerte für die Prüflinge werden gespeichert, wenn man den Button „KalibrierwertespeichernButton“ drückt. Die hinterlegte Funktion prüft, ob Temperatur oder Druckwerte gespeichert werden sollen und speichert die Werte in einem Struct mit dem Namen „kali“.
In einem ersten Schritt wurde der Vorhandene Code in eine externe Funktion mit dem Namen „Kalibrierung“ kopiert. Diese Funktion wird nun bei Betätigen des Buttons aufgerufen. In diesem Externen Skript wird die Messpunktaufnahme der Prüflinge ergänzt.

= Leonhard Schöner, 26.05.2024 - Vorgehensweise Anschluss Prüflinge =

Die entwickelten Sensoren müssen an dem Pumpenprüfstand getestet werden, dabei müssen die ermittelten Werte der Prüflinge mit den Parametern des Pumpenprüfstands abgeglichen werden. Dabei soll für die Prüflinge so wenig wie möglich an der MATLAB®-GUI verändert werden. Das begründet sich dadurch, dass bei jedem Eingriff in den Prüfstands-Code die Gefahr besteht, dass Fehler entstehen und die Funktionalität der GUI beeinträchtigt werden kann. Der Pumpenprüfstand muss auch bedienbar sein ohne, dass ein Prüfling angeschlossen ist.

Initialisierung:

In der Initialisierungsroutine, wird als erstes die NI-Messkarte konfiguriert, damit wird diese nicht in der Liste der nichtverbundenen USB-Ports auftauchen. Der Pumpenprüfstand hat in Zukunft zwei MCUs mit eindeutigen Kennungen. Für eine MCU, welche nicht eine der beiden gültigen Kennungen zurückgibt, wird die Verbindung wieder aufgehoben.
Am Ende der Initialisierung der Prüfstands MCUs wird ein externes MATLAB®-Skript aufgerufen. Dies liegt als funktionslose Hülse immer vor und wird im Falle einer weiteren MCU gegen das bzw. die Skripte ausgetauscht, welche für die Initialisierung der zusätzlichen MCU(s) erforderlich sind. Die externe Funktion bekommt die Gesamte Datenstruktur der APP übermittelt.

Datenerfassung:

An der Stelle der bisherigen Datenerfassung für die Temperatursensorkalibrierung und für die Drucksensorkalibrierung werden ebenfalls Funktionsaufrufe für externe MATLAB®-Funktionen eingefügt. Diese liegen als funktionslose Hülsen immer vor und werden im Falle der erforderlichen Datenerfassung gegen Skripte mit der entsprechenden Funktionalität ausgetauscht. Die Skripte müssen so gestaltet sein, dass bereits erfasste Daten bei einer Prüfstandsstörung nicht verloren gehen.

MATLAB® GUI

2024-06-26T11:41:58Z

Leonhard Schöner: /* Leonhard Schöner, 22.05.2024 - Vorgehensweise Kommunikationsinitialisierung */

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

== Leonhard Schöner, 26.06.2024 ==

Das ursprünglich geplante Vorgehen, die beiden „Connect“-Buttons durch einen einzelnen zu ersetzen, hat sich als nicht sinnvoll herausgestellt und wurde deshalb wieder verworfen. Der Code zur Initialisierung der MCUs wurde vom vorhandenen Kaffeemaschinen-Code übernommen und für den Pumpenprüfstand angepasst.

Für das hinzukommen weiterer Microcontroller (z.B. von Prüflingen) wird für die entsprechende Kennung ein weiterer Fall in der Funktion init_mcus einprogrammiert. Dort wird ein externes Matlab®-Skript aufgerufen, welches die Initialisierung beinhaltet. So wird sichergestellt, dass Anpassungen für die Prüflinge, nicht direkt in der Prüfstands-GUI durchgeführt werden müssen.

== Leonhard Schöner, 22.05.2024 - Vorgehensweise Kommunikationsinitialisierung ==

Die Systematik der Initialisierung soll von der Software der Kaffeemaschinen übernommen und optimiert werden, da das Problem der Initialisierung mit mehreren MCUs dort bereits gelöst wurde.

Stand ist, dass der Raspberry-Pico und die NI-Messkarte in der GUI vom Pumpenprüfstand mit zwei „Connect“-Buttons verbunden wurden. Der hinterlegte Code dieser Buttons muss gelöscht werden und beide Buttons werden durch einen einzelnen „Verbinden“-Button ersetzt, so wie es in der Kaffeemaschinen-GUI gelöst wurde. Des Weiteren werden die beiden LED, welche den Verbindungsstatus anzeigen durch eine einzelne LED ersetzt, genauso wird nur noch ein Label benötigt und das zweite gelöscht. Im Code angepasst werden der Name der Lampe und der Name des Labels.

Außerdem werden die Variablen ergänzt, die zur Kommunikations-Initialisierung und zur Erstellung einer Log-Datei benötigt werden.

Die Funktion init_mcus übernimmt die Zuordnung der MCUs. Es ist bekannt, dass sich die Initialisierung aufhängen kann, wenn keine Reaktion auf den ident kommt. Sollte dieses Problem auftreten, wird die Initialisierung manuell wiederholt.

Die Funktion wird übernommen, sie muss noch für die NI-Messkarte und die hinzukommende Microcontroller (Pumpe, Messwertaufnahme der zu überprüfenden Sensoren) angepasst werden. Die NI-Messkarte muss als erstes initialisiert werden, da sie nicht wie die Microcontroller über die ident-Funktion erkannt werden kann. Deshalb wird sie Ausgeführt, sobald der „Verbinden“-Button gedrückt wird. Der Code hierfür wird aus dem bestehenden Pumpenprüfstand-Code übernommen.

In der anschließenden Initialisierungsroutine wird eine Liste der Ports erstellt, die dann nur noch unverbunden Ports enthält. Überflüssige Initialisierungsroutinen aus dem Kaffemaschinen-Code von der Messwert- und der Basisplatine können entfernt werden. Die ident-Funktionen der Einzelnen Bauteile muss überprüft bzw. erstellt werden und der entsprechende Rückgabe-String in den if-Anweisungen der Funktion init_mcu muss entsprechend angepasst werden.

Der jeweilige Status der Initialisierung wird in der Funktion ausgegeben, es wird angepasst, dass auch der Statustext im Label „Verbindungsstatus“ erscheint.

Aus der Funktion init_mcu werden die einzelnen Initialisierungsfunktionen der MCUs aufgerufen. Die Initialisierung der SSR-Platine wird weitestgehend übernommen. Die Initialisierung des Kugelhahns muss erst noch entwickelt werden und dann in die Initialisierungsroutine der SSR übernommen werden. Des Weiteren wird für die Ansteuerung der neuen Pumpe über einen DAC ein weiterer MCU hinzukommen und für die Messaufnahme der Prüflinge ein STM32-Board. Hierfür muss eine Initialisierungsroutine inklusive eindeutiger Benennung über die Micro-Python Funktion ident() entwickelt werden.

== Patricia Viebke, 06.09.2023 - Finaler Stand GUI ==
Die GUI hat einige Updates bekommen, wodurch die Finalisierung durchgeführt werden konnte. Die Benutzeroberfläche lässt sich weiterhin in die drei Hauptbereiche "Prüfstandsüberwachung", "Pico Ausgabe" und die interaktive Nutzung für den User einteilen mit einer TabGroup.

=== Prüfstandsüberwachung ===
Die Prüfstandsüberwachung zeigt neben dem qualitativen Boilerfüllstand die physikalischen Messwerte des Prüfstands an, um die Parameter auf einen Blick kontrollieren zu können. Für die Überwachung des Drehmoments wurde beschlossen, dass dieser vorerst nicht benötigt wird. Der Sensor mit der zugehörigen Signalaufbereitung und Anzeige in der Prüfstandsüberwachung werden entfernt. Die Prüfstandsüberwachung wurde erweitert durch die Anzeige der aktuellen Stepperposition und der prozentualen Leistung des Heizelements.

=== Startseite ===
Die Startseite dient zum Verbinden der benötigten Geräte. Für die Aufnahme der Messwerte wird eine NI-Karte benötigt, während der Prüfstand über einen Raspberry Pico gesteuert wird. Für einen erhöhten Userkomfort wurden unter den jewiligen Connect-Buttons ein Label mit blauer Schrift hinzugefügt. Bei Betätigen des NI Connect-Buttons wird der Button erst bei erfolgreicher Verbindung deaktiviert. Um zu Erkennen, ob der Verbindungsaufbau angefangen hat oder nicht, wird in blauer Schrift "''Verbindung wird hergestellt...''" angezeigt. Wird der Button zweimal gedrückt, so erscheint eine Fehlermeldung, dass das NI-Objekt bereits vorhanden ist.

Bei der Verbindung mit dem Raspberry Pico ist wird im ersten Schritt der Serialport angelegt. Im nächsten Schritt wird die Initialisierung des Schrittmotors durchgeführt. Hierfür wird der Schrittmotor um 1000 Halbschritte geschlossen und anschließend um 560 Halbschritte geöffnet. Hierdurch ist der Ausgangspunkt für den Schrittmotor klar definiert und die angesteuerten Schritte können gezählt werden. Bei der Verbindung mit dem Pico ist aufgefallen, dass dieser nach dem Erstellen etwas Zeit benötigt (1 bis 2 Sekunden) um den Vorgang korrekt durchzuführen. Bei erfolgreicher Verbindung und Initialisierung erscheint in der Pico Ausgabe der Befehl 'connected'.
[[Datei:2023Sep06 KalibrierungGUI.png|mini|Übersicht GUI Tab für die Kalibrierung]]

=== Bedienung ===
Die Bedienung des Prüfstands wird unterteilt in automatisierte und manuelle Vorgänge. Bei den automatisierten Vorgängen werden lediglich die Magnetventile geschalten, die Pumpe wird vom Benutzer zusätzlich gestartet. Zu den bereits vorhanden Vorgängen "Befüllen", "Entleeren" und "Entlüften" wird die Funktion "Frischwasser zirkulieren" hinzugefügt. Bei dieser Funktion wird das System gleichzeitig mit frischem kalkfreiem Wasser befüllt, während das bestehende Wasser entleert wird. Die Funktion wurde entwickelt, um nach einer Temperaturkalibrierung das Wasser abzukühlen. Alle Funktionen müssen selbstständig über den RESET-Button deaktiviert werden. Hier werden die Magnetventile auf den Ausgangszustand geschalten. Lediglich die Funktion zur Boilerbefüllung schaltet die Pumpe bei Erreichen des Füllstands automatisch aus, um ein Überlaufen im Boiler zu verhindern.

Bei Benutzung der Funktionen ist die PIco Ausgabe zu überprüfen. Es müssen immer 5 Ventile angezeigt werden. Beim RESET-Button werden die Magnetventile über ein Python Skript auf dem Raspberry Pico zurückgesetzt und das Codewort 'reseted' erscheint.

=== Kalibrierung ===
Der dritte Tab der GUI umfasst die Interaktion des Benutzers für die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren. Hier ist über eine ButtonGrouop auszuwählen, um welche Art von Kalibrierung es sich handelt. Es gibt Beschränkungen, um Schäden an den Komponenten zu vermeiden. Liegt die Temperatur über 30 °C, so kann keine Druckkalibrierung durchgeführt werden. Weiter muss für eine Temperaturkalibrierung der Druck unter 1 bar liegen.
[[Datei:2023Sep06 Kalibriervorgang Temperatur.png|mini|Temperaturregelung von Raumtemperatur bis 55 °C]]
Bevor die Kalibrierung gestartet werden kann, muss ein Zielwert und die Anzahl der Kontrollpunkte angegeben werden. Für Drucksensoren beträgt das Maximum 12 bar, bei Temperatursensoren betägt das Maximum 105 °C. Die Anzahl der Kontrollpunkte muss sinnvoll gewählt werden.

Um nicht zwischen Tabs hin- und herspringen zu müssen, wird hier über den Button die Pumpe eingeschalten. Hier muss der Benutzer über das Drehrad am 24V-Leistungsnetzteil die gewünschte Drehzahl einstellen. Anschließend kann der Kalibriervorgang gestartet werden. Nachdem die entsprechende Funktion das erste Mal durchgelaufen ist (druckregelung oder temp_regelung), werden die Kontrollpunkte und der nächste zu erreichende Kontrollwert angezeigt. Ein Counterlabel und der Error werden angezeigt, um den Prozess zu überwachen. Ein stabiler Messpunkt ist erreicht, wenn eine Meldung erscheint. Hier kann z.B. mit einem externen Messsystem Messwerte aufgezeichnet werden. Zusätzlich bietet die GUI eine Möglichkeit die Messwerte des Kalibriervorgangs zu speichern. Hier werden zur Überprüfungszwecke bei der Temperaturregeleung die Heizleistung und die Kontrolltemperatur in Variablen in den MATLAB Workspace importiert. Von dort aus kann der Kalibrierprozess graphisch dargestellt werden.

== Patricia Viebke, 27.04.2023 ==
[[Datei:20230427 StartseiteGUI PV.jpg|mini|Startseite der GUI]]
Es wird eine neue Benutzeroberfläche in MATLAB® für die Bedienung und Überwachung des Pumpenprüfstands programmiert.

Die GUI wird in drei Bereiche unterteilt. Der obere Bereich stellt die Prüfstandsüberwachung dar. Hier werden nach erfolgreicher Verbindung mit der NI-Messkarte 9220 die Messwerte der verwendeten Sensoren angezeigt. Da nur eine qualitative Anzeige des Füllstandes im Boiler möglich ist, wird diese mit einer LED in der GUI realisiert. Bei grünen Aufleuchten der LED ist ausreichend Wasser im Boiler vorhanden. Weiter wird die Durchfussrate, die Kontrolltemperatur und der Kontrolldruck des Prüfstandes überwacht. Die Welle, welche die Pumpe antreibt, wird ebenfalls durch zwei Sensoren überwacht. Für die Welle ist die Überwachung der Drehzahl und des Drehmoments geplant. Da der Drehmomentsensor defekt ist, kann hier aktuell kein Messwert angezeigt werden.

Im zweiten Bereich ist eine Tab-Group vorzufinden, über welche der Benutzer den Prüfstand bedienen kann. In der nebenstehenden Abbildung ist der Tab Startseite ausgewählt, wo der Benutzer die Verbindung mit den Geräten herstellen kann. Für die vollständige Benutzung der GUI muss sowohl die Verbindung mit der NI-Messkarte, als auch die Verbindung mit dem Raspberry Pico hergestellt werden.

Für die korrekte Implementierung des Raspberry Picos wird der dritte Bereich in der GUI erstellt. Dieser Bereich zeigt die Ausgaben der MicroPython Skripte, die auf dem Microcontroller ausgeführt werden. Die erstellte Anzeige dient dem Nachvollziehen der Kommunikation des Microcontrollers. Die ausgeführten Befehle sind für den Benutzer sichtbar und bei unerwarteten Meldungen lassen sich schnell Fehler identifizieren lassen.

[[Datei:20230427 BedienungGUI PV.jpg|mini|Bedienung des Pumpenprüfstands]]
Mit dem zweiten Tab ist die Bedienung des Prüfstands auszuführen. Hier wird unterteilt in die Ausführung von den definierten Basisfunktionen und die manuelle Ansteuerung der einzelnen Komponenten.

Die Basisfunktionen umfassen die Boilerbefüllung, Boilerentleerung die Entlüftung für den Druckabbau. Die Basisfunktionen werden bei jeweiliger Betätigung des Buttons vorbereitet durch das Schalten der entsprechenden Magnetventile. Geschaltete Magnetventile sind an den gelben LEDs auf der linken Seite zu erkennen. Die Pumpe wird aus Sicherheitsgründen nicht selbstständig gestartet bei Betätigen einer Basisfunktionen. Diese muss manuell über den den Button 'Pumpe ON/OFF' eingeschaltet werden. Bei erneutem Betätigen der Buttons wird der Prüfstand auf den Ausgangszustand zurückgesetzt. Das heißt, alle Magnetventile sind ungeschalten.

Für die Überprüfung der einzelnen Komponenten wird ein zusätzlicher Abschnitt mit manueller Bedienung erstellt. Hier können die einzelnen Komponenten im Prüfstand angesteuert werden. Mit einem Schieberegler ist das Heizelement bedienbar. Die Zahlen auf dem Schieberegler sind prozentuelle Angaben der Heizleistung des Heizelements. In dem Ausgabefeld darunter wird der ganzzahlige Wert ausgegeben. Hier ist zu beachten, dass der Boiler ausreichend gefüllt sein muss, bevor das Heizelement betätigt wird.

Die Bedienelement in der Mitte des manuellen Panels, dienen der Ansteuerung des elektrischen Dosierventils. Mit dem Dosierventil wird der Druckaufbau im Prüfstand realisiert. Hier muss ein Wert eingetippt werden in das Feld. Mit dem Spinner kann der Wert erhöht oder verringert werden. Erst bei Betätigen des entsprechenden Buttons 'Stepper auf' oder 'Stepper zu' wird die Schrittzahl ausgeführt. Mit 'Stepper auf' wird der Druck im Prüfstand reduziert, während mit 'Stepper zu' der Druckaufbau stattfindet.

Die letzte Gruppe von Buttons dient der Überprüfung der einzelnen Magnetventile. Im Prüfstand sind fünf Magnetventile verbaut, die über die GUI geschalten werden können. Die Magnetventile können im manuellen Modus in beliebiger Konstellation geschalten werden. Die Sinnhaftigkeit der aktiven Magnetventile ist zu beachten, bevor die Pumpe gestartet wird.

Bei jedem Betätigen eines Buttons wird mindestens eine Ausgabe in den weißen Zeilen der GUI erscheinen. Da der Prüfstand durch den Raspberry Pico gesteuert wird, werden bei Betätigen der Buttons die Zeilen in der Ausgabe erscheinen.
[[Datei:20230427 KalibrierungGUI PV.jpg|mini|Kalibrierung von Sensoren]]

Der letzte Tab ist für die Kalibrierung von Sensoren geplant. Dieser ist noch in Entwicklung und daher nicht vollständig funktionsfähig. Mit dem Prüfstand ist die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren geplant. Da die Temperatursensoren nicht in Betrieb genommen werden können, aufgrund fehlender Messumformer, entfällt die weiter Entwicklung für den Kalibrierprozess dieser vorerst.

Für die Kalibrierung von Drucksensoren muss die Parametrierung des Prüfstands funktionsfähig sein. Ziel ist, über die Eingabe des Enddrucks und die Anzahl der Kontrollschritte den Druck im Prüfstand einzustellen. Hierfür bedarf es eine Druckregelung, die im Programmcode mit einem PID Regler umgesetzt wird.

Die Parametrierung des Prüfstandes funktioniert, jedoch ist diese aktuell nicht sehr präzise. Hier besteht Optimierungsbedarf bei der Präzision der PID-Regler.

= Patricia Viebke, 26.11.2022 =
Aufgrund unstrukturierter Vorarbeit bei der Programmierung einer MATLAB GUI, wurde beschlossen diese von Anfang an neu zu programmieren. Hierfür wurde eine GUI erstellt mit dem Namen "GUI_Pumpenpruefstand". Die GUI ist für die Bedienung des Pumpenprüstandes vorgesehen. Sie wird in vorerst 5 Tabs unterteilt.

== Startseite der GUI für den Pumpenprüfstand ==
Bevor die GUI gestartet wird, muss der Raspberry Pico einmal abgesteckt und erneut an den PC gesteckt werden, um erkannt zu werden. Beim Starten der GUI erscheint die Startseite. Auf der Startseite wird nach dem Namen des Prüfers gefragt. Anschließend wird über zwei Buttons die Verbindung zum Pico und zur NI-Messkarte hergestellt. Der Panel im unteren Teil der GUI soll später die Prüfstandsparameter nach erfolgreicher Verbindung der NI-Messkarte anzeigen. Der rechte Panel "Pico Ausgabe" dient zur Überwachung der Ausgabe des Microcontrollers. Hiermit wird überprüft, ob die Skripte richtig ausgeführt werden. Mit dem Button "clear commands" werden die Zeilen gelöscht.

Beim Betätigen des "Connect" Buttons für das Raspberry Pico wird folgender Code ausgeführt. 
writeline(app.pico, 'import connect'); 
writeline(app.pico, 'connect.skript()'); 

== korrekte Ausgabe bei Connect Pico ==
Mit den beiden Zeilen wird ein erst ein Skript importiert und anschließend ausgeführt. Beim Ausführen der Funktion "skript" der Datei "connect.py" wird ein print('connected') ausgegeben. Dieser Ablauf muss beim Betätigen des Connect Buttons in den weißen Zeilen des rechten Panels angezeigt werden. Für eine erfolgreiche Verbindung müssen folgende Zeilen erscheinen.

Hier ist der Verlauf sichtbar. Mit dem ersten Befehl wurde das Skript importiert und mit dem zweiten wurde es ausgeführt. Die dritte Zeile stellt die Ausgabe aus dem Python Skript dar. Die Vorgehensweise wird auch für andere Buttons analog angewendet, daher wird darauf nicht erneut eingegangen. Die Zeilen dienen erstmal nur der Überprüfung. Ob der Panel "Pico Ausgabe" beibehalten wird, wird im Laufe des Projektes entschieden.

= Tab Basisfunktionen der GUI Pumpenprüfstand =
Hier ist der zweite Tab "BASISFUNKTIONEN" abgebildet. Hier werden die einzelnen Magnetventile entsprechend geschalten. Die Basisfunktionen Befüllen, Entleeren und Entlüften sind hier vorprogrammiert und die Ventile werden entsprechend geschalten. Hierzu wurden auf dem Pico die Skripte "belueften.py", "entleeren.py" und "entlueften.py" geschrieben. Die Ausgabe erfolgt analog zum Connect Button.

Im manuellen Modus können die Ventile individuell zum Überprüfen geschalten werden. Die Lampen zeigen die jeweils geschalteten Ventile an. Diese leuchten auf, wenn ein Ventil geschalten ist. Bleibt es ungeschalten, so leuchtet die Lampe nicht. Es wurde entschieden die Pumpe nicht bei den Basisfunktionen direkt mitstarten zu lassen. Aus Gründen der Sicherheit ist es vorteilhafter die Pumpe immer manuell zu schalten.

Sowohl die Pumpe, als auch die Magnetventile werden über die SSR-Insel mit dem Pico verbunden.

Die Funktionen wurden auf einem Pico getestet, jedoch noch nicht in Verbindung mit den Magnetventilen. Dies muss im nächsten Schritt passieren.

= Armin Rohnen, 03.10.2022 =
Nachdem die Basisplatine einsatzbereit ist, müssen auf dem Raspberry Pico Python Skripte programmiert werden. Mithilfe dieser Skripte wird das Ansprechen von Elementen gewährleistet. In der bereits vorhanden MATLAB GUI müssen die Python Skripte entsprechend implementiert werden, damit die GUI voranschreitende Funktionalität erlangt und somit der Prüfstand über die GUI gesteuert wird. Ziel ist es, den Prüfstand über die MATLAB GUI bedienen zu können. Mit dem Einsatz von MATLAB und dem Raspberry Pico muss weiter eine zuverlässige Datenverarbeitung programmiert werden. Die aufgenommenen Zeilen des Raspberry Picos werden an MATLAB übergeben und müssen anschließend aufbereitet und in einem Buffer abgespeichert werden.

Ist die Programmierung vollständig, muss das System in der Lage sein, die Werte des Prüfstandes aufzunehmen und die aufgenommenen Daten weiterzuverarbeiten, um eine zuverlässige Überwachung zu bieten.

= Armin Rohnen, 22.02.2022 =
Benötigt wird die Funktionalität, wie von Semih Kum am 15.12.2021 beschreiben. Diese ist jedoch noch einmal zu überprüfen ggf. zu ergänzen.
Für die MATLAB® GUI ist zu beachten:

1.) Über die NI-Messkarte müssen die Messwerte kontinuierlich mit einer hohen Abtastrate erfasst werden. Nur so ist die Drehzahl und der Durchfluss ermittelbar und nur in dieser Art der Programmierung ist eine kontinuierliche Überwachung des Pumpenprüfstands möglich. Über einen Interrupt-Service-Request (ISR), der auf den gefüllten Messdatenpuffer reagiert, wird die Funktion "datenverarbeitung" aufgerufen. In dieser erfolgt die Übernahme der Messwerte in die GUI und die gesamte Datenverarbeitung der Messdaten von der NI-Messkarte.

2.) Die MATLAB® / MCU Schnittstelle ist in [41] beschrieben. Die MCU wird mit MicroPython betrieben, dies bedient die USB-Schnittstelle des MCU-Boards mit einer "read eval print loop" (REPL). Physikalisch ist dies eine Serielle-Schnittstelle welche Daten vom PC über eine Sendeleitung an die Empfangsleitung der MCU sendet und umgekehrt. Jede Datenzeile von der MCU wird mit dem Zeichen "CR/LF" beendet, welches als Indikator für einen ISR verwendet wird. Jede komplettierte Datenzeile im Dateneingangspuffer der USB-Schnittselle löst einen ISR aus, welcher eine Datenverarbeitungs-Funktion aufruft. In der MCU-Datenverarbeitungsfunktion erfolgt die Übernahme der Daten von der MCU (das Auslesen des Dateneingangspuffers) und die gesamte Datenverarbeitung der MCU-Daten.

Mit einem anderen Datenverarbeitungskonzept ist der betrieb des Pumpenprüfstands nicht möglich.

= Semih Kum, 31.01.2022 =
6.) Füllstandanzeige im Wasserwechsel-Panel 
Geplant war den Füllstand über eine Timerfunktion alle 0,5 s abzulesen und im jeweiligen Textfeld im Wasserwechsel-Panel anzuzeigen. Dafür wurde der Programmcode in der Funktion stm32_get hinterlegt. Doch nach mehreren Versuchen konnte dies nicht realisiert werden. Beobachtet wurde, das im MATLAB-Skript die Timerfunktion Fehler ausgibt, die auch nach erneuter Programmierung nicht beseitigt werden konnte.

= Semih Kum, 22.12.2021 =
1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect, stm32_disconnect, stm32_shutdown 
Die Schnittstellenverbindung, die zuvor auf den Raspberry Pico konfiguriert war, wurde jetzt auf die neue Basisplatine wie unter [Grundfunktion der MCU] erklärt, abgestimmt. Dabei erfolgt die Verbindung mit der Funktion stm32_connect, die Entkopplung mit stm32_disconnect und die Speicherung des Ausschaltzustandes mit stm32_shutdown.

Anhand eines Verbindungs- und Entkopplungstests wurde die Funktion dieser Programmierung sowohl im Wasserwechselmodus, als auch im Manuellen Modus überprüft und bestätigt.

2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
Die hinterlegten Callbacks auffuelen_ButtonPushed, ablassen_ButtonPushed, spuelen_ButtonPushed und STOPButtonPushed wurden jeweils mit den richtigen Codes zur Umschaltung der Ventile ergänzt. Hier ist zu erwähnen, dass alle zuvor genannten Vorgänge des Wasserwechselmodus mit 100% Pumpenleistung erfolgen. Außerdem ist auch zu beachten, dass in der aktuellen Steuerung der appoldt-PIN als Übertragung der Pumpenleistung verwendet wird. Dieser soll aber später für die Ansteuerung des Heizelements verwendet werden, wodurch die Codes wieder verändert werden müssen.

3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
Die hinterlegten Callbacks BeEntlftungsventilButtonGroupSelectionChanged, AnsaugweicheButtonGroupSelectionChanged, EntleerweicheButtonGroupSelectionChanged und StrangauswahlButtonGroupSelectionChanged wurden wie unter Punkt 2.) mit den Steuercodes für die Magnetventile ergänzt. Das Druckstrangentlüftungsventil wurde dabei außen vor gelassen, da dieser nicht an das System angeschlossen ist.

4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check 
Nach einem Umschalttest der Magnetventile in der GUI ist sofort aufgefallen, dass die Lampenfunktion unter ventil_lamps_check falsch definiert war. Deshalb wurde der Programmcode angepasst und ihre Funktion erneut geprüft und bestätigt.

5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
Zur Einstellung der oben genannten Kenngrößen sind im Manuellen Modus Spinner vorhanden, mit denen Werte zwischen 0...100% übertragen werden können. Diese Spinner wurden mit den jeweiligen Programmbefehlen und den Umrechnungsformeln ergänzt. Der Test dieser Übertragung ist noch ausstehend. Im Fall der Motorleistung ist wurde kein Callback erstellt, da die DC-Antriebe vorerst über eine separates Netzteil gespeist werden.

= Semih Kum, 15.12.2021 =
Laut Aufgabenstellung / Leistungsvereinbarung sollen alle Steuerungsfunktion in Zukunft über die bereits existierende Bedienoberfläche [25] ablaufen. Im aktuellen Stand ist keine Funktionalität gegeben. Deshalb im Folgenden der Plan für die Implementierung der Programmcodes in MATLAB GUI:

1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect , stm32_disconnect , stm32_shutdown 
--> ggf. auch eine Funktion zur selbstständigen Findung des COM-Ports 
2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check(app) 
5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
6.) Füllstandsanzeige im Wasserwechsel-Panel 
7.) Erstellung der Funktion ni_card_get zum kontinuierlichen Auslesen der Sensoren an der NI-Messkarte 
8.) Erstellung einer Funktion stm32_get zum Auslesen der Sensoren an der Basisplatine 
9.) Verbindung der einzelnen Auslesefunktionen mit den richtigen Diagrammen

Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe

2024-06-26T11:39:40Z

Leonhard Schöner:

== Leonhard Schöner 26.06.2024 - Statusbericht ==

Die Pumpe am Pumpenprüfstand wurde ausgetauscht. Die erforderlichen Codeänderungen an der Prüfstands-GUI wurden vorgenommen. Für die Drehzahleinstellung wurde ein Slider eingeführt, wie im Änderungsumfang beschrieben. Bisher wurde an einigen Stellen im Code mit einer Variable flag_pumpe gearbeitet. Diese wurde auf „an“ oder „aus“ gesetzt und danach die Pumpe über den Funktionsaufruf „PumpeONOFFButtonValueChanged(app,event)“ in welchem die Variable verarbeitet wurde an- bzw. ausgeschaltet.

Die Variable flag_pumpe wurde entfernt und an den entsprechenden Stellen im Code, an welchen die Pumpe über die Variable ausgeschaltet wurde, wurde der Code über das Setzen eines neuen Werts für den Drehzahlslider (app.PumpendrehzahlSlider.Value = 0;) und den Aufruf der Callback-Funktion des Sliders (PumpendrehzahlSliderValueChanged(app, event);) angepasst.

Die entsprechenden Stellen im Code sind:

• case 8 „Füllstand“ in der Funktion Werte, Button „Pumpe an“ im Tab Kalibrierung

• case „app.BittewaehlenButton“ in der Funktion ButtonGroupSelectionChangedChanged

• Funktion „PumpeOFFandRESETButtonPushed“

Der Button „Pumpe an“ im Tab Kalibrierung wurde entfernt, das war die einzige Stelle an der die Pumpe über die flag_pumpe ausgeschaltet wurde.
Zu beachten ist mit der AVS Römer Pumpe, dass zuerst die Microcontroller initialisiert werden müssen, dann das 24 V Netzteil angeschaltet werden muss und erst dann das 5 V Netzteil angesteckt werden darf. Das liegt zum einen daran, dass die Pumpe über die Platine etwas von der 5V Spannung abbekommt, was zu einer Fehlfunktion führt. Gemessen wurden 4,3 V. Die Statuslampe der Pumpe blinkt dann rot, was bedeutet, dass eine unbekannte Störung vorliegt.

Des Weiteren darf die Pumpe erst mit Versorgungsspannung beaufschlagt werden, wenn der zugehörige Microcontroller initialisiert wurde, da der DAC sonst einen nicht definierten Spannungswert ausgibt. Das hat zur Folge, dass die Pumpe anspringt und mit entsprechender Drehzahl betrieben wird. Zum Prüfstandsstart soll dies jedoch 0 sein.

== Leonhard Schöner 26.05.2024 - Änderungsumfang Prüstandssoftware ==

Entfernung des An/Aus-Buttons:

Der Button für An-/Ausschalten der Pumpe aus dem „BEDIENUNG“-Tab in der GUI-Oberfläche muss entfernt werden, ebenso wie die zugehörigen Callback-Funktionen und Logik aus dem Code.

Integration eines Drehzahlsollwert-Sliders:

Statt dem Button und der manuellen Einstellung der Pumpendrehzahl bei der alten Pumpe, wird für die neue Pumpe ein Slider hinzugefügt, der den Drehzahlsollwert repräsentiert. Entsprechend der Angabe im Datenblatt der Pumpe, liegen die Werte, die eingestellt werden können im Bereich 940…4000 1/min oder „Aus“. Dabei entspricht „Aus“ einem Steuersignal < 0,5 V.

Der Programmcode der bisherigen Pumpeneinschaltung muss entfernt werden. Hierbei ist zu beachten, dass der Status der Pumpe von den Funktionen Datenverarbeitung im case 8 Füllstand, ausgelesen und verändert wird. Das muss an die neue Pumpensteuerung angepasst werden. Auch beim Button PumpeOFFandRESETButton, welcher beeinhaltet, dass die Pumpe ausgeschaltet wird, muss der Code an die neue Pumpensteuerung angepasst werden.
Beim Slider wird der einstellbare Wert zwischen 0…4000 festgelegt, alle Werte, die unter 940 liegen, werden in dem hinterlegten Code auf 0 gesetzt.

Die Ausgangsspannung des DAC ist undefiniert und beträgt mehr als 5 V, daher muss sie geregelt werden. Um die Spannung zu messen, muss bei der NI-Messkarte ein weiterer Messkanal eingeführt werden. Dazu bedarf es Änderungen am NI-Setup und in der Funktion Datenverarbeitung. Die Datenmatrix erweitert sich dadurch um eine Spalte.
Die bisherige Initialisierung der Hardware-Komponenten wird entsprechend der Multi-MCU Initialisierung nach der vorliegenden Kaffeemaschinen-GUI angepasst. Darin wird der vorliegende Code der Initialisierung, der im Callback des Buttons „ConnectNIButton“ hinterlegt ist, übernommen und angepasst.
Ein neuer Kanal ai8 (das entspricht dem 9. Messkanal, da bei ai0 begonnen wird) wird hinzugefügt, in diesem wird die Spannung des DAC gemessen.

In der Funktion Datenverarbeitung wird in der for-Schleife die Zahl der Durchläufe um 1 erhöht und ein case 9 hinzugefügt in dem der Spannungswert des DAC eingelesen werden. Der Wert den die Messkarte ausgibt, liegt bereits als Spannungswert vor und muss deshalb nicht umgewandelt werden. Eine Entsprechende Variable, in der die Spannungswerte gespeichert werden, muss angelegt werden.

Der Spannungswert des DACs wird verwendet, um einen Umrechnungsfaktor zu bestimmen, der einen abgesicherten Initialwert hat. Dieser wird fortlaufend durch die Datenerfassung angepasst.

Im Anzeigebereich der Kontrollwerte wird der Eintrag „Wellendrehzahl“ durch „Pumpendrehzahl ersetzt und der Momentane Stellwert für die Pumpendrehzahl in 1/min ausgegeben.
Die Messung der Drehzahl entfällt bei der neuen Pumpe und daher wird der zugehörige Code gelöscht.

== Armin Rohnen, 15.02.2024 ==
Im ursprünglich geplanten Systemaufbau des Pumpenprüfstands ist vorgesehen, dass zwischen Pumpenantrieb und Pumpe eine Drehmomentmessung und die Drehzahlerfassung möglich ist. Dies bedingt, dass die Pumpe nicht direkt mit dem Antrieb gekoppelt werden kann. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die verwendeten Drehschieberpumpen offensichtlich die Wellenlagerung des Antriebs benötigen. Durch die antriebsseitig fehlende Lagerung verschleißen die Drehschieberpumpen vorzeitig und es wird graphithaltiger Staub in den Wasserkreislauf eingebracht.

Zur Behebung des Problems wurde entschieden eine AVS Römer Außenzahnradpumpe zu verwenden. Der Umbau auf die AVS Römer Pumpe dient gleichzeitig der Erprobung dieser Pumpe.

Der Umbau hat Auswirkungen auf die MATLAB®-GUI. Das Ein-/Aus-Schalten des 24V-Netzteils entfällt dafür muss eine Steuerspannung 0 bis 5 V als Pumpenstellwert generiert werden. Ebenso wird eine Korrektur der Pläne erforderlich.

Pumpenprüfstand

2024-06-24T09:17:46Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || Leonhard Schöner|| 70 || 10.07.2024
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
|-
| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || Leonhard Schöner || 50 || 10.07.2024
|-
| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
|-
| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|-
| 14 || Software || [[Anbindung Prüflinge]] || Leonhard Schöner|| 50 || 10.07.2024
|}

Pumpenprüfstand

2024-06-24T07:31:32Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || Leonhard Schöner|| 50 || 10.07.2024
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
|-
| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || Leonhard Schöner || 50 || 10.07.2024
|-
| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
|-
| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|-
| 14 || Software || [[Anbindung Prüflinge]] || Leonhard Schöner|| 50 || 10.07.2024
|}

AVS Römer SmartFlow Außenzahnradpumpe

2024-06-19T19:43:17Z

Leonhard Schöner:

= Leonhard Schöner, 04.06.2024 =
Zur Erstinbetriebnahme muss die Pumpe >85 °C für mindestens 15 Minuten gespült werden, dieses Spülmedium darf nicht zurück in den Kreislauf fließen.

= Armin Rohnen, 06.05.2024 =
Die Erprobung der AVS-Römer SmartFlow Außenzahnradpumpe findet am Pumpenprüfstand statt. Dazu wird die Pumpe am Prüfstand gegen die AVS-Römer-Pumpe gewechselt und die Bediensoftware an die erfordernisse angepasst.

Projektarbeit Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner

2024-06-19T15:56:52Z

Leonhard Schöner: /* Besprechungsprotokolle */

= Entwicklung von Sensoren und Aktoren Sommersemester 2024 =

== Aufgabenanalyse ==
=== Änderungsumfang am Pumpenprüfstand ===
Die Pumpe soll durch eine neue Außenzahnrad Pumpe der Firma AVS Römer ausgetauscht werden, um einen beständigeren Betrieb zu ermöglichen . Sie wird mit einer Versorgungsspannung von 24V versorgt und vom Steuersignal (0 bis 5 V) angesteuert, welches von einer weiteren MCU erzeugt wird. Die MATLAB GUI ist so anzupassen , dass der An / Aus Button des 24 V Netzteils entfällt . Stattdessen wird ein Drehzahl sollwert Slider mit Umrechnung auf digitalen Stellwert integriert Der DAC gibt u. U. bei Stellwert 4095 (2^12, 12 Bit DAC) mehr als 5 V aus. Hier muss der Spannungsendwert ermittelt werden, über den dann eingestellt wird.

Weitere Anpassung der MATLAB GUI für den Aufbau der Kommunikation mit den MCUs ist durchzuführen. Hier muss die Systematik aus der Betriebssoftware der Kaffeemaschine übernommen bzw. optimiert werden. Diese MATLAB GUI dient lediglich der Prüfstandbedienung. Spezifische Anpassungen wegen durchzuführenden Messaufgaben werden daran nicht durchgeführt. Ebenso wird eine Korrektur der Pläne erforderlich.

=== Temperatursensor Mechanik ===
Die aktuell verwendeten Temperatursensoren sind nicht mehr lieferbar, weshalb neue, möglichst schnell reagierende 10kOhm Sensoren auf Basis eines AVS Römer T Stücks entwickelt werden sollen. Ein potenzielles Konzept ist bereits vorhanden und soll auf die Realisierbarkeit untersucht und fertig ausgearbeitet werden. Dazu zählen ein klar definierter Entwurf und serienfähiger Fertigungsplan des fertigen Temperatursensors, sowie die zur Fertigung notwendigen Hilfen, falls solche anfallen sollten. Sollte das vorhandene Konzept nicht realisierbar sein, ist ein eine neue Lösung zu e rarbeiten. Darüber hinaus soll der neu entwickelte Temperatursensor in den Pumpenprüfst and eingebaut und anhand eines Prüfungskonzepts erprobt werden. Hierfür ist es notwendig sich mit weiteren Aufgaben auseinanderzusetzen: den Einbau des Temperatursensors in den Pumpenprüfstand, die korrekte Messdatenerfassung und Auswertung des Sensor Signals und einem Prüfverfahren des Sensors auf Funktionalität. Das Ziel der Erprobung beinhaltet die Ermittlung der Spannungs Temperatur Kennlinie, der Reaktionszeit, der Dichtigkeit des Systems und der Dauerbetriebsfestigkeit des fertigen Sensors Ebenso gilt es einen Festigkeitsnachweis zu führen.

=== Drucksensor Mechanik ===
Für den Drucksensor ist der Sensortyp bereits definiert (keramischer Drucksensor, B+B Sensor). Jedoch liegt bislang kein Anschluss zwischen dem Sensor und der Messstrecke vor. Für die Integration in den Pumpenprüfstand gilt es ein druckdichtes Gehäuse mit Rohranschluss zu konstruieren und vorzugsweise mit dem FDM 3D Druckverfahren zu fertigen. Es sollte Drücken bis zu 16 bar standhalten (Prüfdruck 24 bar, Auslegungsdruck 48 bar). Ein Festigkeitsnachweis ist zu führen.

Für die Streuung der elektrischen Kennwerte liegt eine abgleichbare Anpassungsschaltung vor. Diese Anpassung soll entweder im Gehäuse mit eingebracht werden oder sensornah in die elektrische Leitung integriert werden. Bei der Entwicklung ist es notwendig sich mit dem erforderlichen elektronischen Abgleich des Sensors auseinanderzusetzen. Die Abgleichprozedur ist zu ermitteln.

Der Drucksensor wird in den Pumpenprüfstand eingebaut und erprobt. Die Messdaten des Sensorsignals werden erfasst und ausgewertet. Es w erden die Spannungs Druckkennlinie sowie wenn möglich, die Reaktionszeit ermittelt. Bei der Erprobung sind zudem die Betriebsfestigkeit des fertigen Sensors und die betriebssichere Dichtheit des Systems zu überprüfen.

=== Dosierventil ===
Da das AVS-Römer Dosierventil nicht mehr geliefert werden kann, wird die bereits in [56] durchgeführte Grundlagenuntersuchung fortgesetzt. Ein vielversprechender Ansatz ist ein modifizierter Kugelhahn in Verbindung mit einem Schrittmotor. Aus diesen Komponenten ist ein Dosierventil zu entwickeln.

Zu klären ist, ob die arretierten Endlagen des Kugelhahns erreicht werden müssen, oder ob ein Schließen/Öffnen bis zu diesen Punkten ausreichend ist. Hierfür wird es am Pumpenprüfstand erprobt werden. Für die Ansteuerung des Schrittmotors kann ggf. die vorhandene Für die Ansteuerung des Pumpenprüfstands verwendet werden, alternativ wird eine unabhängige Schrittmotorsteuerung verwendet, was allerdings den Einsatz einer weiteren MCU bedeuten würde.

Die Initialisierung des Schrittmotors muss entwickelt und es muss ermittelt werden wieviele Schritte je Grad Verstellwinkel benötigt werden.

Es bedarf einer Gehäusekonstruktion vorzugsweise in 3D FLM Druck welche den Kraftschluss zwischen Kugelhahn und Schrittmotor sicherstellt, diese muss Dauerfest einem Drehmoment von 1 Nm standhalten. Es ist ein Festigkeitsnachweis zu führen und der benötigte Bauraum Bauraum in der Kaffeemaschineder Kaffeemaschine muss berücksichtigt werden.

=== Prüfprozesse ===
==== Prüfprozess Temperatursensor ====
Zur Bestimmung der Temperaturkennlinie wird analog zum Kalibrierprozess des Messsystems des [[Mess-System|Mess-Systems]] vorgegangen. Die Dichtheit des Systems wird durch Druckbeaufschlagung nachgewiesen, während die Reaktionszeit durch abrupten Temperaturwechsel bestimmt wird. Die Temperatur-Sensorik des Pumpenprüfstand gilt als Referenz, wobei die Temperaturwerte zur Ermittlung der Spannungswerteswerte des neu entwickeltenTemperatursensors herangezogen Temperatursensors herangezogen werden.

==== Prüfprozess Drucksensor ====
Für den Nullpunktabgleich und den Verstärkungsabgleich des Drucksensors wird eine Prüfprozedur benötigt. Die Systemdichtheit wird durch Druckbeaufschlagung sichergestellt, hierbei gilt die Druck-Sensorik des Sensorik des Pumpenprüfstands als Referenz. Für die jeweiligen Druckmesswerte des Pumpenprüfstands werden die Spannungswerte der entwickelten und abgeglichenen Drucksensoren ermittelt.

Für die Messungen mit dem Temperatur- und Drucksensor wird ein eigenständiges Mess-System benötigt.

==== Prüfprozess Dosierventil ====
Die Prüfungen des Dosierventils könnten potenziell mit der Elektronik und Software des Pumpenprüfstands durchgeführt werden. Das neu entwickelte Dosierventil ersetzt das vorhandene Ventil am Pumpenprüfstand und wird eingesetzt, um einen Leitungswiderstand am Druckmessstrang zu erzeugen. Die Wirkung des Dosierventils wird über das Flowmeter und den Referenzdrucksensor ermittelt.

=== Hard- und Software für die Prüfprozesseund Software für die Prüfprozesse ===
Für einen Teil der Prüfprozesse wird eine eigenständige Messtechnik in Form von Hard- und und Software benötigt. Die Software wird in MATLAB® erstellt.

== Zielvereinbarung ==
Es wird die Entwicklung eines Temperatursensors, eines Drucksensors und eines Dosierventils vereinbart.

Die entwickelten Sensoren und Aktoren werden am Pumpenprüfstand erprobt. Die erforderlichen Messprozesse dazu werden definiert, dokumentiert und durchgeführt.

Der Pumpenprüfstand wird auf die AVS-Römer-Außenzahnradpumpe umgebaut und die vorhandene MATLAB®-GUI dazu angepasst.

= Besprechungsprotokolle =
* [[Projektrücksprache 10.04.2024]]
* [[Projektrücksprache 24.04.2024]]
* [[Projektrücksprache 08.05.2024]]
* [[Projektrücksprache 22.05.2024]]
* [[Projektrücksprache 05.06.2024]]
* [[Projektrücksprache 19.06.2024]]
* [[Projektrücksprache 10.07.2024]]
* [[Projektrücksprache 17.07.2024]] (vorläufiges Datum, Prüfungszeit)
* [[Abschlusspräsentation 31.07.2024]]

Anbindung Prüflinge

2024-06-06T07:31:52Z

Leonhard Schöner: /* Leonhard Schöner, 26.05.2024 */

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

= Leonhard Schöner, 26.05.2024 - Vorgehensweise Anschluss Prüflinge =

Die entwickelten Sensoren müssen an dem Pumpenprüfstand getestet werden, dabei müssen die ermittelten Werte der Prüflinge mit den Parametern des Pumpenprüfstands abgeglichen werden. Dabei soll für die Prüflinge so wenig wie möglich an der MATLAB®-GUI verändert werden. Das begründet sich dadurch, dass bei jedem Eingriff in den Prüfstands-Code die Gefahr besteht, dass Fehler entstehen und die Funktionalität der GUI beeinträchtigt werden kann. Der Pumpenprüfstand muss auch bedienbar sein ohne, dass ein Prüfling angeschlossen ist.

Initialisierung:

In der Initialisierungsroutine, wird als erstes die NI-Messkarte konfiguriert, damit wird diese nicht in der Liste der nichtverbundenen USB-Ports auftauchen. Der Pumpenprüfstand hat in Zukunft zwei MCUs mit eindeutigen Kennungen. Für eine MCU, welche nicht eine der beiden gültigen Kennungen zurückgibt, wird die Verbindung wieder aufgehoben.
Am Ende der Initialisierung der Prüfstands MCUs wird ein externes MATLAB®-Skript aufgerufen. Dies liegt als funktionslose Hülse immer vor und wird im Falle einer weiteren MCU gegen das bzw. die Skripte ausgetauscht, welche für die Initialisierung der zusätzlichen MCU(s) erforderlich sind. Die externe Funktion bekommt die Gesamte Datenstruktur der APP übermittelt.

Datenerfassung:

An der Stelle der bisherigen Datenerfassung für die Temperatursensorkalibrierung und für die Drucksensorkalibrierung werden ebenfalls Funktionsaufrufe für externe MATLAB®-Funktionen eingefügt. Diese liegen als funktionslose Hülsen immer vor und werden im Falle der erforderlichen Datenerfassung gegen Skripte mit der entsprechenden Funktionalität ausgetauscht. Die Skripte müssen so gestaltet sein, dass bereits erfasste Daten bei einer Prüfstandsstörung nicht verloren gehen.

Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe

2024-06-06T07:31:14Z

Leonhard Schöner: /* Leonhard Schöner 26.05.2024, Änderungsumfang Prüstandssoftware */

== Leonhard Schöner 26.05.2024 - Änderungsumfang Prüstandssoftware ==

Entfernung des An/Aus-Buttons:

Der Button für An-/Ausschalten der Pumpe aus dem „BEDIENUNG“-Tab in der GUI-Oberfläche muss entfernt werden, ebenso wie die zugehörigen Callback-Funktionen und Logik aus dem Code.

Integration eines Drehzahlsollwert-Sliders:

Statt dem Button und der manuellen Einstellung der Pumpendrehzahl bei der alten Pumpe, wird für die neue Pumpe ein Slider hinzugefügt, der den Drehzahlsollwert repräsentiert. Entsprechend der Angabe im Datenblatt der Pumpe, liegen die Werte, die eingestellt werden können im Bereich 940…4000 1/min oder „Aus“. Dabei entspricht „Aus“ einem Steuersignal < 0,5 V.

Der Programmcode der bisherigen Pumpeneinschaltung muss entfernt werden. Hierbei ist zu beachten, dass der Status der Pumpe von den Funktionen Datenverarbeitung im case 8 Füllstand, ausgelesen und verändert wird. Das muss an die neue Pumpensteuerung angepasst werden. Auch beim Button PumpeOFFandRESETButton, welcher beeinhaltet, dass die Pumpe ausgeschaltet wird, muss der Code an die neue Pumpensteuerung angepasst werden.
Beim Slider wird der einstellbare Wert zwischen 0…4000 festgelegt, alle Werte, die unter 940 liegen, werden in dem hinterlegten Code auf 0 gesetzt.

Die Ausgangsspannung des DAC ist undefiniert und beträgt mehr als 5 V, daher muss sie geregelt werden. Um die Spannung zu messen, muss bei der NI-Messkarte ein weiterer Messkanal eingeführt werden. Dazu bedarf es Änderungen am NI-Setup und in der Funktion Datenverarbeitung. Die Datenmatrix erweitert sich dadurch um eine Spalte.
Die bisherige Initialisierung der Hardware-Komponenten wird entsprechend der Multi-MCU Initialisierung nach der vorliegenden Kaffeemaschinen-GUI angepasst. Darin wird der vorliegende Code der Initialisierung, der im Callback des Buttons „ConnectNIButton“ hinterlegt ist, übernommen und angepasst.
Ein neuer Kanal ai8 (das entspricht dem 9. Messkanal, da bei ai0 begonnen wird) wird hinzugefügt, in diesem wird die Spannung des DAC gemessen.

In der Funktion Datenverarbeitung wird in der for-Schleife die Zahl der Durchläufe um 1 erhöht und ein case 9 hinzugefügt in dem der Spannungswert des DAC eingelesen werden. Der Wert den die Messkarte ausgibt, liegt bereits als Spannungswert vor und muss deshalb nicht umgewandelt werden. Eine Entsprechende Variable, in der die Spannungswerte gespeichert werden, muss angelegt werden.

Der Spannungswert des DACs wird verwendet, um einen Umrechnungsfaktor zu bestimmen, der einen abgesicherten Initialwert hat. Dieser wird fortlaufend durch die Datenerfassung angepasst.

Im Anzeigebereich der Kontrollwerte wird der Eintrag „Wellendrehzahl“ durch „Pumpendrehzahl ersetzt und der Momentane Stellwert für die Pumpendrehzahl in 1/min ausgegeben.
Die Messung der Drehzahl entfällt bei der neuen Pumpe und daher wird der zugehörige Code gelöscht.

== Armin Rohnen, 15.02.2024 ==
Im ursprünglich geplanten Systemaufbau des Pumpenprüfstands ist vorgesehen, dass zwischen Pumpenantrieb und Pumpe eine Drehmomentmessung und die Drehzahlerfassung möglich ist. Dies bedingt, dass die Pumpe nicht direkt mit dem Antrieb gekoppelt werden kann. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die verwendeten Drehschieberpumpen offensichtlich die Wellenlagerung des Antriebs benötigen. Durch die antriebsseitig fehlende Lagerung verschleißen die Drehschieberpumpen vorzeitig und es wird graphithaltiger Staub in den Wasserkreislauf eingebracht.

Zur Behebung des Problems wurde entschieden eine AVS Römer Außenzahnradpumpe zu verwenden. Der Umbau auf die AVS Römer Pumpe dient gleichzeitig der Erprobung dieser Pumpe.

Der Umbau hat Auswirkungen auf die MATLAB®-GUI. Das Ein-/Aus-Schalten des 24V-Netzteils entfällt dafür muss eine Steuerspannung 0 bis 5 V als Pumpenstellwert generiert werden. Ebenso wird eine Korrektur der Pläne erforderlich.

MATLAB® GUI

2024-06-06T07:30:31Z

Leonhard Schöner: /* Leonhard Schöner, 22.05.2024 */

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

== Leonhard Schöner, 22.05.2024 - Vorgehensweise Kommunikationsinitialisierung ==

Die Systematik der Initialisierung soll von der Software der Kaffeemaschinen übernommen und optimiert werden, da das Problem der Initialisierung mit mehreren MCUs dort bereits gelöst wurde.

Stand ist, dass der Raspberry-Pico und die NI-Messkarte in der GUI vom Pumpenprüfstand mit zwei „Connect“-Buttons verbunden wurden. Der hinterlegte Code dieser Buttons muss gelöscht werden und beide Buttons werden durch einen einzelnen „Verbinden“-Button ersetzt, so wie es in der Kaffeemaschinen-GUI gelöst wurde. Des Weiteren werden die beiden LED, welche den Verbindungsstatus anzeigen durch eine einzelne LED ersetzt, genauso wird nur noch ein Label benötigt und das zweite gelöscht. Im Code angepasst werden der Name der Lampe und der Name des Labels.

Außerdem werden die Variablen ergänzt, die zur Kommunikations-Initialisierung und zur Erstellung einer Log-Datei benötigt werden.

Die Funktion init_mcus übernimmt die Zuordnung der MCUs. Es ist bekannt, dass sich die Initialisierung aufhängen kann, wenn keine Reaktion auf den ident kommt. Sollte dieses Problem auftreten, wird die Initialisierung manuell wiederholt.

Die Funktion wird übernommen, sie muss noch für die NI-Messkarte und die hinzukommende Microcontroller (Pumpe, Messwertaufnahme der zu überprüfenden Sensoren) angepasst werden. Die NI-Messkarte muss als erstes initialisiert werden, da sie nicht wie die Microcontroller über die ident-Funktion erkannt werden kann. Deshalb wird sie Ausgeführt, sobald der „Verbinden“-Button gedrückt wird. Der Code hierfür wird aus dem bestehenden Pumpenprüfstand-Code übernommen.

In der anschließenden Initialisierungsroutine wird eine Liste der Ports erstellt, die dann nur noch unverbunden Ports enthält. Überflüssige Initialisierungsroutinen aus dem Kaffemaschinen-Code von der Messwert- und der Basisplatine können entfernt werden. Die ident-Funktionen der Einzelnen Bauteile muss überprüft bzw. erstellt werden und der entsprechende Rückgabe-String in den if-Anweisungen der Funktion init_mcu muss entsprechend angepasst werden.

Der jeweilige Status der Initialisierung wird in der Funktion ausgegeben, es wird angepasst, dass auch der Statustext im Label „Verbindungsstatus“ erscheint.

Aus der Funktion init_mcu werden die einzelnen Initialisierungsfunktionen der MCUs aufgerufen. Die Initialisierung der SSR-Platine wird weitestgehend übernommen. Die Initialisierung des Kugelhahns muss erst noch entwickelt werden und dann in die Initialisierungsroutine der SSR übernommen werden. Des Weiteren wird für die Ansteuerung der neuen Pumpe über einen DAC ein weiterer MCU hinzukommen und für die Messaufnahme der Prüflinge ein STM32-Board. Hierfür muss eine Initialisierungsroutine inklusive eindeutiger Benennung über die Micro-Python Funktion ident() entwickelt werden.
== Patricia Viebke, 06.09.2023 - Finaler Stand GUI ==
Die GUI hat einige Updates bekommen, wodurch die Finalisierung durchgeführt werden konnte. Die Benutzeroberfläche lässt sich weiterhin in die drei Hauptbereiche "Prüfstandsüberwachung", "Pico Ausgabe" und die interaktive Nutzung für den User einteilen mit einer TabGroup.

=== Prüfstandsüberwachung ===
Die Prüfstandsüberwachung zeigt neben dem qualitativen Boilerfüllstand die physikalischen Messwerte des Prüfstands an, um die Parameter auf einen Blick kontrollieren zu können. Für die Überwachung des Drehmoments wurde beschlossen, dass dieser vorerst nicht benötigt wird. Der Sensor mit der zugehörigen Signalaufbereitung und Anzeige in der Prüfstandsüberwachung werden entfernt. Die Prüfstandsüberwachung wurde erweitert durch die Anzeige der aktuellen Stepperposition und der prozentualen Leistung des Heizelements.

=== Startseite ===
Die Startseite dient zum Verbinden der benötigten Geräte. Für die Aufnahme der Messwerte wird eine NI-Karte benötigt, während der Prüfstand über einen Raspberry Pico gesteuert wird. Für einen erhöhten Userkomfort wurden unter den jewiligen Connect-Buttons ein Label mit blauer Schrift hinzugefügt. Bei Betätigen des NI Connect-Buttons wird der Button erst bei erfolgreicher Verbindung deaktiviert. Um zu Erkennen, ob der Verbindungsaufbau angefangen hat oder nicht, wird in blauer Schrift "''Verbindung wird hergestellt...''" angezeigt. Wird der Button zweimal gedrückt, so erscheint eine Fehlermeldung, dass das NI-Objekt bereits vorhanden ist.

Bei der Verbindung mit dem Raspberry Pico ist wird im ersten Schritt der Serialport angelegt. Im nächsten Schritt wird die Initialisierung des Schrittmotors durchgeführt. Hierfür wird der Schrittmotor um 1000 Halbschritte geschlossen und anschließend um 560 Halbschritte geöffnet. Hierdurch ist der Ausgangspunkt für den Schrittmotor klar definiert und die angesteuerten Schritte können gezählt werden. Bei der Verbindung mit dem Pico ist aufgefallen, dass dieser nach dem Erstellen etwas Zeit benötigt (1 bis 2 Sekunden) um den Vorgang korrekt durchzuführen. Bei erfolgreicher Verbindung und Initialisierung erscheint in der Pico Ausgabe der Befehl 'connected'.
[[Datei:2023Sep06 KalibrierungGUI.png|mini|Übersicht GUI Tab für die Kalibrierung]]

=== Bedienung ===
Die Bedienung des Prüfstands wird unterteilt in automatisierte und manuelle Vorgänge. Bei den automatisierten Vorgängen werden lediglich die Magnetventile geschalten, die Pumpe wird vom Benutzer zusätzlich gestartet. Zu den bereits vorhanden Vorgängen "Befüllen", "Entleeren" und "Entlüften" wird die Funktion "Frischwasser zirkulieren" hinzugefügt. Bei dieser Funktion wird das System gleichzeitig mit frischem kalkfreiem Wasser befüllt, während das bestehende Wasser entleert wird. Die Funktion wurde entwickelt, um nach einer Temperaturkalibrierung das Wasser abzukühlen. Alle Funktionen müssen selbstständig über den RESET-Button deaktiviert werden. Hier werden die Magnetventile auf den Ausgangszustand geschalten. Lediglich die Funktion zur Boilerbefüllung schaltet die Pumpe bei Erreichen des Füllstands automatisch aus, um ein Überlaufen im Boiler zu verhindern.

Bei Benutzung der Funktionen ist die PIco Ausgabe zu überprüfen. Es müssen immer 5 Ventile angezeigt werden. Beim RESET-Button werden die Magnetventile über ein Python Skript auf dem Raspberry Pico zurückgesetzt und das Codewort 'reseted' erscheint.

=== Kalibrierung ===
Der dritte Tab der GUI umfasst die Interaktion des Benutzers für die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren. Hier ist über eine ButtonGrouop auszuwählen, um welche Art von Kalibrierung es sich handelt. Es gibt Beschränkungen, um Schäden an den Komponenten zu vermeiden. Liegt die Temperatur über 30 °C, so kann keine Druckkalibrierung durchgeführt werden. Weiter muss für eine Temperaturkalibrierung der Druck unter 1 bar liegen.
[[Datei:2023Sep06 Kalibriervorgang Temperatur.png|mini|Temperaturregelung von Raumtemperatur bis 55 °C]]
Bevor die Kalibrierung gestartet werden kann, muss ein Zielwert und die Anzahl der Kontrollpunkte angegeben werden. Für Drucksensoren beträgt das Maximum 12 bar, bei Temperatursensoren betägt das Maximum 105 °C. Die Anzahl der Kontrollpunkte muss sinnvoll gewählt werden.

Um nicht zwischen Tabs hin- und herspringen zu müssen, wird hier über den Button die Pumpe eingeschalten. Hier muss der Benutzer über das Drehrad am 24V-Leistungsnetzteil die gewünschte Drehzahl einstellen. Anschließend kann der Kalibriervorgang gestartet werden. Nachdem die entsprechende Funktion das erste Mal durchgelaufen ist (druckregelung oder temp_regelung), werden die Kontrollpunkte und der nächste zu erreichende Kontrollwert angezeigt. Ein Counterlabel und der Error werden angezeigt, um den Prozess zu überwachen. Ein stabiler Messpunkt ist erreicht, wenn eine Meldung erscheint. Hier kann z.B. mit einem externen Messsystem Messwerte aufgezeichnet werden. Zusätzlich bietet die GUI eine Möglichkeit die Messwerte des Kalibriervorgangs zu speichern. Hier werden zur Überprüfungszwecke bei der Temperaturregeleung die Heizleistung und die Kontrolltemperatur in Variablen in den MATLAB Workspace importiert. Von dort aus kann der Kalibrierprozess graphisch dargestellt werden.

== Patricia Viebke, 27.04.2023 ==
[[Datei:20230427 StartseiteGUI PV.jpg|mini|Startseite der GUI]]
Es wird eine neue Benutzeroberfläche in MATLAB® für die Bedienung und Überwachung des Pumpenprüfstands programmiert.

Die GUI wird in drei Bereiche unterteilt. Der obere Bereich stellt die Prüfstandsüberwachung dar. Hier werden nach erfolgreicher Verbindung mit der NI-Messkarte 9220 die Messwerte der verwendeten Sensoren angezeigt. Da nur eine qualitative Anzeige des Füllstandes im Boiler möglich ist, wird diese mit einer LED in der GUI realisiert. Bei grünen Aufleuchten der LED ist ausreichend Wasser im Boiler vorhanden. Weiter wird die Durchfussrate, die Kontrolltemperatur und der Kontrolldruck des Prüfstandes überwacht. Die Welle, welche die Pumpe antreibt, wird ebenfalls durch zwei Sensoren überwacht. Für die Welle ist die Überwachung der Drehzahl und des Drehmoments geplant. Da der Drehmomentsensor defekt ist, kann hier aktuell kein Messwert angezeigt werden.

Im zweiten Bereich ist eine Tab-Group vorzufinden, über welche der Benutzer den Prüfstand bedienen kann. In der nebenstehenden Abbildung ist der Tab Startseite ausgewählt, wo der Benutzer die Verbindung mit den Geräten herstellen kann. Für die vollständige Benutzung der GUI muss sowohl die Verbindung mit der NI-Messkarte, als auch die Verbindung mit dem Raspberry Pico hergestellt werden.

Für die korrekte Implementierung des Raspberry Picos wird der dritte Bereich in der GUI erstellt. Dieser Bereich zeigt die Ausgaben der MicroPython Skripte, die auf dem Microcontroller ausgeführt werden. Die erstellte Anzeige dient dem Nachvollziehen der Kommunikation des Microcontrollers. Die ausgeführten Befehle sind für den Benutzer sichtbar und bei unerwarteten Meldungen lassen sich schnell Fehler identifizieren lassen.

[[Datei:20230427 BedienungGUI PV.jpg|mini|Bedienung des Pumpenprüfstands]]
Mit dem zweiten Tab ist die Bedienung des Prüfstands auszuführen. Hier wird unterteilt in die Ausführung von den definierten Basisfunktionen und die manuelle Ansteuerung der einzelnen Komponenten.

Die Basisfunktionen umfassen die Boilerbefüllung, Boilerentleerung die Entlüftung für den Druckabbau. Die Basisfunktionen werden bei jeweiliger Betätigung des Buttons vorbereitet durch das Schalten der entsprechenden Magnetventile. Geschaltete Magnetventile sind an den gelben LEDs auf der linken Seite zu erkennen. Die Pumpe wird aus Sicherheitsgründen nicht selbstständig gestartet bei Betätigen einer Basisfunktionen. Diese muss manuell über den den Button 'Pumpe ON/OFF' eingeschaltet werden. Bei erneutem Betätigen der Buttons wird der Prüfstand auf den Ausgangszustand zurückgesetzt. Das heißt, alle Magnetventile sind ungeschalten.

Für die Überprüfung der einzelnen Komponenten wird ein zusätzlicher Abschnitt mit manueller Bedienung erstellt. Hier können die einzelnen Komponenten im Prüfstand angesteuert werden. Mit einem Schieberegler ist das Heizelement bedienbar. Die Zahlen auf dem Schieberegler sind prozentuelle Angaben der Heizleistung des Heizelements. In dem Ausgabefeld darunter wird der ganzzahlige Wert ausgegeben. Hier ist zu beachten, dass der Boiler ausreichend gefüllt sein muss, bevor das Heizelement betätigt wird.

Die Bedienelement in der Mitte des manuellen Panels, dienen der Ansteuerung des elektrischen Dosierventils. Mit dem Dosierventil wird der Druckaufbau im Prüfstand realisiert. Hier muss ein Wert eingetippt werden in das Feld. Mit dem Spinner kann der Wert erhöht oder verringert werden. Erst bei Betätigen des entsprechenden Buttons 'Stepper auf' oder 'Stepper zu' wird die Schrittzahl ausgeführt. Mit 'Stepper auf' wird der Druck im Prüfstand reduziert, während mit 'Stepper zu' der Druckaufbau stattfindet.

Die letzte Gruppe von Buttons dient der Überprüfung der einzelnen Magnetventile. Im Prüfstand sind fünf Magnetventile verbaut, die über die GUI geschalten werden können. Die Magnetventile können im manuellen Modus in beliebiger Konstellation geschalten werden. Die Sinnhaftigkeit der aktiven Magnetventile ist zu beachten, bevor die Pumpe gestartet wird.

Bei jedem Betätigen eines Buttons wird mindestens eine Ausgabe in den weißen Zeilen der GUI erscheinen. Da der Prüfstand durch den Raspberry Pico gesteuert wird, werden bei Betätigen der Buttons die Zeilen in der Ausgabe erscheinen.
[[Datei:20230427 KalibrierungGUI PV.jpg|mini|Kalibrierung von Sensoren]]

Der letzte Tab ist für die Kalibrierung von Sensoren geplant. Dieser ist noch in Entwicklung und daher nicht vollständig funktionsfähig. Mit dem Prüfstand ist die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren geplant. Da die Temperatursensoren nicht in Betrieb genommen werden können, aufgrund fehlender Messumformer, entfällt die weiter Entwicklung für den Kalibrierprozess dieser vorerst.

Für die Kalibrierung von Drucksensoren muss die Parametrierung des Prüfstands funktionsfähig sein. Ziel ist, über die Eingabe des Enddrucks und die Anzahl der Kontrollschritte den Druck im Prüfstand einzustellen. Hierfür bedarf es eine Druckregelung, die im Programmcode mit einem PID Regler umgesetzt wird.

Die Parametrierung des Prüfstandes funktioniert, jedoch ist diese aktuell nicht sehr präzise. Hier besteht Optimierungsbedarf bei der Präzision der PID-Regler.

= Patricia Viebke, 26.11.2022 =
Aufgrund unstrukturierter Vorarbeit bei der Programmierung einer MATLAB GUI, wurde beschlossen diese von Anfang an neu zu programmieren. Hierfür wurde eine GUI erstellt mit dem Namen "GUI_Pumpenpruefstand". Die GUI ist für die Bedienung des Pumpenprüstandes vorgesehen. Sie wird in vorerst 5 Tabs unterteilt.

== Startseite der GUI für den Pumpenprüfstand ==
Bevor die GUI gestartet wird, muss der Raspberry Pico einmal abgesteckt und erneut an den PC gesteckt werden, um erkannt zu werden. Beim Starten der GUI erscheint die Startseite. Auf der Startseite wird nach dem Namen des Prüfers gefragt. Anschließend wird über zwei Buttons die Verbindung zum Pico und zur NI-Messkarte hergestellt. Der Panel im unteren Teil der GUI soll später die Prüfstandsparameter nach erfolgreicher Verbindung der NI-Messkarte anzeigen. Der rechte Panel "Pico Ausgabe" dient zur Überwachung der Ausgabe des Microcontrollers. Hiermit wird überprüft, ob die Skripte richtig ausgeführt werden. Mit dem Button "clear commands" werden die Zeilen gelöscht.

Beim Betätigen des "Connect" Buttons für das Raspberry Pico wird folgender Code ausgeführt. 
writeline(app.pico, 'import connect'); 
writeline(app.pico, 'connect.skript()'); 

== korrekte Ausgabe bei Connect Pico ==
Mit den beiden Zeilen wird ein erst ein Skript importiert und anschließend ausgeführt. Beim Ausführen der Funktion "skript" der Datei "connect.py" wird ein print('connected') ausgegeben. Dieser Ablauf muss beim Betätigen des Connect Buttons in den weißen Zeilen des rechten Panels angezeigt werden. Für eine erfolgreiche Verbindung müssen folgende Zeilen erscheinen.

Hier ist der Verlauf sichtbar. Mit dem ersten Befehl wurde das Skript importiert und mit dem zweiten wurde es ausgeführt. Die dritte Zeile stellt die Ausgabe aus dem Python Skript dar. Die Vorgehensweise wird auch für andere Buttons analog angewendet, daher wird darauf nicht erneut eingegangen. Die Zeilen dienen erstmal nur der Überprüfung. Ob der Panel "Pico Ausgabe" beibehalten wird, wird im Laufe des Projektes entschieden.

= Tab Basisfunktionen der GUI Pumpenprüfstand =
Hier ist der zweite Tab "BASISFUNKTIONEN" abgebildet. Hier werden die einzelnen Magnetventile entsprechend geschalten. Die Basisfunktionen Befüllen, Entleeren und Entlüften sind hier vorprogrammiert und die Ventile werden entsprechend geschalten. Hierzu wurden auf dem Pico die Skripte "belueften.py", "entleeren.py" und "entlueften.py" geschrieben. Die Ausgabe erfolgt analog zum Connect Button.

Im manuellen Modus können die Ventile individuell zum Überprüfen geschalten werden. Die Lampen zeigen die jeweils geschalteten Ventile an. Diese leuchten auf, wenn ein Ventil geschalten ist. Bleibt es ungeschalten, so leuchtet die Lampe nicht. Es wurde entschieden die Pumpe nicht bei den Basisfunktionen direkt mitstarten zu lassen. Aus Gründen der Sicherheit ist es vorteilhafter die Pumpe immer manuell zu schalten.

Sowohl die Pumpe, als auch die Magnetventile werden über die SSR-Insel mit dem Pico verbunden.

Die Funktionen wurden auf einem Pico getestet, jedoch noch nicht in Verbindung mit den Magnetventilen. Dies muss im nächsten Schritt passieren.

= Armin Rohnen, 03.10.2022 =
Nachdem die Basisplatine einsatzbereit ist, müssen auf dem Raspberry Pico Python Skripte programmiert werden. Mithilfe dieser Skripte wird das Ansprechen von Elementen gewährleistet. In der bereits vorhanden MATLAB GUI müssen die Python Skripte entsprechend implementiert werden, damit die GUI voranschreitende Funktionalität erlangt und somit der Prüfstand über die GUI gesteuert wird. Ziel ist es, den Prüfstand über die MATLAB GUI bedienen zu können. Mit dem Einsatz von MATLAB und dem Raspberry Pico muss weiter eine zuverlässige Datenverarbeitung programmiert werden. Die aufgenommenen Zeilen des Raspberry Picos werden an MATLAB übergeben und müssen anschließend aufbereitet und in einem Buffer abgespeichert werden.

Ist die Programmierung vollständig, muss das System in der Lage sein, die Werte des Prüfstandes aufzunehmen und die aufgenommenen Daten weiterzuverarbeiten, um eine zuverlässige Überwachung zu bieten.

= Armin Rohnen, 22.02.2022 =
Benötigt wird die Funktionalität, wie von Semih Kum am 15.12.2021 beschreiben. Diese ist jedoch noch einmal zu überprüfen ggf. zu ergänzen.
Für die MATLAB® GUI ist zu beachten:

1.) Über die NI-Messkarte müssen die Messwerte kontinuierlich mit einer hohen Abtastrate erfasst werden. Nur so ist die Drehzahl und der Durchfluss ermittelbar und nur in dieser Art der Programmierung ist eine kontinuierliche Überwachung des Pumpenprüfstands möglich. Über einen Interrupt-Service-Request (ISR), der auf den gefüllten Messdatenpuffer reagiert, wird die Funktion "datenverarbeitung" aufgerufen. In dieser erfolgt die Übernahme der Messwerte in die GUI und die gesamte Datenverarbeitung der Messdaten von der NI-Messkarte.

2.) Die MATLAB® / MCU Schnittstelle ist in [41] beschrieben. Die MCU wird mit MicroPython betrieben, dies bedient die USB-Schnittstelle des MCU-Boards mit einer "read eval print loop" (REPL). Physikalisch ist dies eine Serielle-Schnittstelle welche Daten vom PC über eine Sendeleitung an die Empfangsleitung der MCU sendet und umgekehrt. Jede Datenzeile von der MCU wird mit dem Zeichen "CR/LF" beendet, welches als Indikator für einen ISR verwendet wird. Jede komplettierte Datenzeile im Dateneingangspuffer der USB-Schnittselle löst einen ISR aus, welcher eine Datenverarbeitungs-Funktion aufruft. In der MCU-Datenverarbeitungsfunktion erfolgt die Übernahme der Daten von der MCU (das Auslesen des Dateneingangspuffers) und die gesamte Datenverarbeitung der MCU-Daten.

Mit einem anderen Datenverarbeitungskonzept ist der betrieb des Pumpenprüfstands nicht möglich.

= Semih Kum, 31.01.2022 =
6.) Füllstandanzeige im Wasserwechsel-Panel 
Geplant war den Füllstand über eine Timerfunktion alle 0,5 s abzulesen und im jeweiligen Textfeld im Wasserwechsel-Panel anzuzeigen. Dafür wurde der Programmcode in der Funktion stm32_get hinterlegt. Doch nach mehreren Versuchen konnte dies nicht realisiert werden. Beobachtet wurde, das im MATLAB-Skript die Timerfunktion Fehler ausgibt, die auch nach erneuter Programmierung nicht beseitigt werden konnte.

= Semih Kum, 22.12.2021 =
1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect, stm32_disconnect, stm32_shutdown 
Die Schnittstellenverbindung, die zuvor auf den Raspberry Pico konfiguriert war, wurde jetzt auf die neue Basisplatine wie unter [Grundfunktion der MCU] erklärt, abgestimmt. Dabei erfolgt die Verbindung mit der Funktion stm32_connect, die Entkopplung mit stm32_disconnect und die Speicherung des Ausschaltzustandes mit stm32_shutdown.

Anhand eines Verbindungs- und Entkopplungstests wurde die Funktion dieser Programmierung sowohl im Wasserwechselmodus, als auch im Manuellen Modus überprüft und bestätigt.

2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
Die hinterlegten Callbacks auffuelen_ButtonPushed, ablassen_ButtonPushed, spuelen_ButtonPushed und STOPButtonPushed wurden jeweils mit den richtigen Codes zur Umschaltung der Ventile ergänzt. Hier ist zu erwähnen, dass alle zuvor genannten Vorgänge des Wasserwechselmodus mit 100% Pumpenleistung erfolgen. Außerdem ist auch zu beachten, dass in der aktuellen Steuerung der appoldt-PIN als Übertragung der Pumpenleistung verwendet wird. Dieser soll aber später für die Ansteuerung des Heizelements verwendet werden, wodurch die Codes wieder verändert werden müssen.

3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
Die hinterlegten Callbacks BeEntlftungsventilButtonGroupSelectionChanged, AnsaugweicheButtonGroupSelectionChanged, EntleerweicheButtonGroupSelectionChanged und StrangauswahlButtonGroupSelectionChanged wurden wie unter Punkt 2.) mit den Steuercodes für die Magnetventile ergänzt. Das Druckstrangentlüftungsventil wurde dabei außen vor gelassen, da dieser nicht an das System angeschlossen ist.

4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check 
Nach einem Umschalttest der Magnetventile in der GUI ist sofort aufgefallen, dass die Lampenfunktion unter ventil_lamps_check falsch definiert war. Deshalb wurde der Programmcode angepasst und ihre Funktion erneut geprüft und bestätigt.

5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
Zur Einstellung der oben genannten Kenngrößen sind im Manuellen Modus Spinner vorhanden, mit denen Werte zwischen 0...100% übertragen werden können. Diese Spinner wurden mit den jeweiligen Programmbefehlen und den Umrechnungsformeln ergänzt. Der Test dieser Übertragung ist noch ausstehend. Im Fall der Motorleistung ist wurde kein Callback erstellt, da die DC-Antriebe vorerst über eine separates Netzteil gespeist werden.

= Semih Kum, 15.12.2021 =
Laut Aufgabenstellung / Leistungsvereinbarung sollen alle Steuerungsfunktion in Zukunft über die bereits existierende Bedienoberfläche [25] ablaufen. Im aktuellen Stand ist keine Funktionalität gegeben. Deshalb im Folgenden der Plan für die Implementierung der Programmcodes in MATLAB GUI:

1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect , stm32_disconnect , stm32_shutdown 
--> ggf. auch eine Funktion zur selbstständigen Findung des COM-Ports 
2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check(app) 
5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
6.) Füllstandsanzeige im Wasserwechsel-Panel 
7.) Erstellung der Funktion ni_card_get zum kontinuierlichen Auslesen der Sensoren an der NI-Messkarte 
8.) Erstellung einer Funktion stm32_get zum Auslesen der Sensoren an der Basisplatine 
9.) Verbindung der einzelnen Auslesefunktionen mit den richtigen Diagrammen

Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe

2024-06-06T07:29:01Z

Leonhard Schöner:

== Leonhard Schöner 26.05.2024, Änderungsumfang Prüstandssoftware ==

Entfernung des An/Aus-Buttons:

Der Button für An-/Ausschalten der Pumpe aus dem „BEDIENUNG“-Tab in der GUI-Oberfläche muss entfernt werden, ebenso wie die zugehörigen Callback-Funktionen und Logik aus dem Code.

Integration eines Drehzahlsollwert-Sliders:

Statt dem Button und der manuellen Einstellung der Pumpendrehzahl bei der alten Pumpe, wird für die neue Pumpe ein Slider hinzugefügt, der den Drehzahlsollwert repräsentiert. Entsprechend der Angabe im Datenblatt der Pumpe, liegen die Werte, die eingestellt werden können im Bereich 940…4000 1/min oder „Aus“. Dabei entspricht „Aus“ einem Steuersignal < 0,5 V.

Der Programmcode der bisherigen Pumpeneinschaltung muss entfernt werden. Hierbei ist zu beachten, dass der Status der Pumpe von den Funktionen Datenverarbeitung im case 8 Füllstand, ausgelesen und verändert wird. Das muss an die neue Pumpensteuerung angepasst werden. Auch beim Button PumpeOFFandRESETButton, welcher beeinhaltet, dass die Pumpe ausgeschaltet wird, muss der Code an die neue Pumpensteuerung angepasst werden.
Beim Slider wird der einstellbare Wert zwischen 0…4000 festgelegt, alle Werte, die unter 940 liegen, werden in dem hinterlegten Code auf 0 gesetzt.

Die Ausgangsspannung des DAC ist undefiniert und beträgt mehr als 5 V, daher muss sie geregelt werden. Um die Spannung zu messen, muss bei der NI-Messkarte ein weiterer Messkanal eingeführt werden. Dazu bedarf es Änderungen am NI-Setup und in der Funktion Datenverarbeitung. Die Datenmatrix erweitert sich dadurch um eine Spalte.
Die bisherige Initialisierung der Hardware-Komponenten wird entsprechend der Multi-MCU Initialisierung nach der vorliegenden Kaffeemaschinen-GUI angepasst. Darin wird der vorliegende Code der Initialisierung, der im Callback des Buttons „ConnectNIButton“ hinterlegt ist, übernommen und angepasst.
Ein neuer Kanal ai8 (das entspricht dem 9. Messkanal, da bei ai0 begonnen wird) wird hinzugefügt, in diesem wird die Spannung des DAC gemessen.

In der Funktion Datenverarbeitung wird in der for-Schleife die Zahl der Durchläufe um 1 erhöht und ein case 9 hinzugefügt in dem der Spannungswert des DAC eingelesen werden. Der Wert den die Messkarte ausgibt, liegt bereits als Spannungswert vor und muss deshalb nicht umgewandelt werden. Eine Entsprechende Variable, in der die Spannungswerte gespeichert werden, muss angelegt werden.

Der Spannungswert des DACs wird verwendet, um einen Umrechnungsfaktor zu bestimmen, der einen abgesicherten Initialwert hat. Dieser wird fortlaufend durch die Datenerfassung angepasst.

Im Anzeigebereich der Kontrollwerte wird der Eintrag „Wellendrehzahl“ durch „Pumpendrehzahl ersetzt und der Momentane Stellwert für die Pumpendrehzahl in 1/min ausgegeben.
Die Messung der Drehzahl entfällt bei der neuen Pumpe und daher wird der zugehörige Code gelöscht.

== Armin Rohnen, 15.02.2024 ==
Im ursprünglich geplanten Systemaufbau des Pumpenprüfstands ist vorgesehen, dass zwischen Pumpenantrieb und Pumpe eine Drehmomentmessung und die Drehzahlerfassung möglich ist. Dies bedingt, dass die Pumpe nicht direkt mit dem Antrieb gekoppelt werden kann. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die verwendeten Drehschieberpumpen offensichtlich die Wellenlagerung des Antriebs benötigen. Durch die antriebsseitig fehlende Lagerung verschleißen die Drehschieberpumpen vorzeitig und es wird graphithaltiger Staub in den Wasserkreislauf eingebracht.

Zur Behebung des Problems wurde entschieden eine AVS Römer Außenzahnradpumpe zu verwenden. Der Umbau auf die AVS Römer Pumpe dient gleichzeitig der Erprobung dieser Pumpe.

Der Umbau hat Auswirkungen auf die MATLAB®-GUI. Das Ein-/Aus-Schalten des 24V-Netzteils entfällt dafür muss eine Steuerspannung 0 bis 5 V als Pumpenstellwert generiert werden. Ebenso wird eine Korrektur der Pläne erforderlich.

Projektrücksprache 22.05.2024

2024-06-06T07:20:03Z

Leonhard Schöner: /* Top 2) AVS Römer SmartFlow Außenzahnradpumpe */

=Besprechungsprotokoll=

Ort: Hochschule München

Datum: 22.05.2024

Teilnehmer: Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner, LbA Rohnen

Moderator: Amir Braun

Protokollant: Leonhard Schöner

= Top 1) Genehmigung Protokoll letzter Rücksprache =
Das Besprechungsprotokoll der Projektrücksprache vom 08.05.2024 wurde genehmigt.

= Top 2) AVS Römer SmartFlow Außenzahnradpumpe =
Es wurde betont, dass ein Konzept benötigt wird, um die GUI zu ändern und zum jetzigen Stand noch kein konkreter Code abgegeben werden soll. Generell ist es sinnvoller übersichtlich zu umschreiben, was in den kommenden Codeänderungenn konkret geändert wird. Die Pumpenprüfstands-GUI, ist für die Funktion des Pumpenprüfstands essenziell und daher dürfen durch die durchzuführenden Änderungen keine Einschränkungen in der Bedienbarkeit des Prüfstands entstehen. Nach jetzigem Stand muss erst der Änderungsumfang schlüssig dargestellt werden und der zuständige Projektteilnehmer Leonhard Schöner wird auch noch nicht in der Lage sein, sinnvoll Änderungen an der Prüfstands-GUI durchzuführen. Daher ist es zum jetzigen Zeitpunkt nicht sinnvoll mit dem Austausch der Pumpe zu beginnen. Es wurde vereinbart, das am nächsten Tag (Donnerstag, 23.05.2024) die Reaktionszeit des Prototypens für den Temperatursensor über die NI-Messkarte gemessen und ausgewertet werden soll.

Des Weiteren wurde diskutiert, dass der jetzige Code des Pumpenprüfstands Teile enthält welche die Prüflinge betreffen. Dieser muss gelöscht und der Abgleich der Kalibrierwerte in externe MATLAB®-Funktionen ausgelagert werden. Das hat den Hintergrund, das für die Anbindung der Prüflinge nichts an dem Code der Pumpenprüfstands-GUI verändert werden soll um dessen Funktionsfähigkeit nicht zu gefährden.

= Top 3) Konstruktion Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil =
Die Das Fertigungskonzept, nach welchem der PFA-Schlauch erhitzt wird und dann die Messinghülse für den Temperatursensor eingeführt wird wurde besprochen. Bei Tests hatte sich herausgestellt, dass es funktioniert, eine Heizpistole auf 600° C einzustellen und den Schlauch ca. 15 s zu erhitzen. Die genaue Temperatur, die auf den Schlauch einwirkt müsste noch ermittelt werden. Problem bei diesem Konzept ist es, dass die Hülse einen definierten Abstand zum PFA-Rohr benötigt und der PFA-Schlauch heiß gehandelt werden müsste, was eine metallische Fertigungshilfe bedeuten würde. Außerdem wird in der späteren Serienproduktion ein abgesicherter Fertigungsprozess benötigt und daher ist der Ansatz mit dem Aufwärmen des PFA-Rohrs wahrscheinlich ein kritischer Prozess. Einfacher wäre es vermutlich die Hülsen einzukleben, dafür müsste man allerdings die Konstruktion der Hülsen ändern. Am wichtigsten ist es allerdings, die Schnelligkeit der Hülsen auf Temperaturänderungen zu testen, um eine Entscheidung zu fällen, ob das Konzept für den Temperatursensor so überhaupt weiterverfolgt werden kann.

Den Drucksensor betreffend wurde diskutiert, woher die aktuelle Druckbehälterverordnung zu beschaffen wäre. Es wurde darauf hingewiesen, dass in der Bibliothek ein AD-Regelwerk vorhanden ist, auf welches die Druckbehälterverordnung verweist. Es muss recherchiert werden, ob die in der Bibliothek vorliegenden AD-Blätter gültig sind.

Beim Dosierventil wurde besprochen, ob sich der Bauraum verkleinern lassen könnte. Es wurde vorgestellt, das dies möglich wäre, allerdings nur wenn man eine eigene Wellenkupplung konstruieren würde. Es wurde festgehalten, dass dieses Konzept in einem Rücksprachetermin besprochen wird.

Außerdem wurde angemerkt, dass sich die Kommunikation über E-Mail mit dem Stückweise erweitern von Dokumenten nicht sonderlich zielführend ist.

= Top 4) Prüfprozesse für Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil =
Es wurde festgehalten, dass die Sprungantwort des Temperatursensors getestet werden muss. Hierzu muss die NI-Messkarte konfiguriert werden und anschließend Messungen durchgeführt werden, in denen der Sensor schlagartig einer anderen Temperatur ausgesetzt wird. Die Aufgezeichneten Messwerte, werden dann ausgewertet und die t65-Zeit bestimmt. Voraussetzung für die Weiterverfolgung des Konzepts für den Temperatursensor ist es, dass die Reaktionsdauer des selbst entwickelten Sensors in etwa an die Reaktionszeit des AVS-Römer Temperatursensors heranreicht. Diese beträgt laut Datenblatt < 2 s.

= Top 5) Blick in den Projektplan =
Es wurde festgestellt, dass der Projektplan mit den eingetragenen Zeiten so nicht stimmt und die Zeiten mit den entstandenen Verzögerungen aktualisiert werden müssen. Auch wurde angemerkt, dass es sich bei diesem Termin um den Termin „Projektmitte“ handelt und demnach ein Statusbericht erstellt werden sollte.

MATLAB® GUI

2024-06-06T07:14:49Z

Leonhard Schöner:

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

== Leonhard Schöner, 22.05.2024 ==

Die Systematik der Initialisierung soll von der Software der Kaffeemaschinen übernommen und optimiert werden, da das Problem der Initialisierung mit mehreren MCUs dort bereits gelöst wurde.

Stand ist, dass der Raspberry-Pico und die NI-Messkarte in der GUI vom Pumpenprüfstand mit zwei „Connect“-Buttons verbunden wurden. Der hinterlegte Code dieser Buttons muss gelöscht werden und beide Buttons werden durch einen einzelnen „Verbinden“-Button ersetzt, so wie es in der Kaffeemaschinen-GUI gelöst wurde. Des Weiteren werden die beiden LED, welche den Verbindungsstatus anzeigen durch eine einzelne LED ersetzt, genauso wird nur noch ein Label benötigt und das zweite gelöscht. Im Code angepasst werden der Name der Lampe und der Name des Labels.

Außerdem werden die Variablen ergänzt, die zur Kommunikations-Initialisierung und zur Erstellung einer Log-Datei benötigt werden.

Die Funktion init_mcus übernimmt die Zuordnung der MCUs. Es ist bekannt, dass sich die Initialisierung aufhängen kann, wenn keine Reaktion auf den ident kommt. Sollte dieses Problem auftreten, wird die Initialisierung manuell wiederholt.

Die Funktion wird übernommen, sie muss noch für die NI-Messkarte und die hinzukommende Microcontroller (Pumpe, Messwertaufnahme der zu überprüfenden Sensoren) angepasst werden. Die NI-Messkarte muss als erstes initialisiert werden, da sie nicht wie die Microcontroller über die ident-Funktion erkannt werden kann. Deshalb wird sie Ausgeführt, sobald der „Verbinden“-Button gedrückt wird. Der Code hierfür wird aus dem bestehenden Pumpenprüfstand-Code übernommen.

In der anschließenden Initialisierungsroutine wird eine Liste der Ports erstellt, die dann nur noch unverbunden Ports enthält. Überflüssige Initialisierungsroutinen aus dem Kaffemaschinen-Code von der Messwert- und der Basisplatine können entfernt werden. Die ident-Funktionen der Einzelnen Bauteile muss überprüft bzw. erstellt werden und der entsprechende Rückgabe-String in den if-Anweisungen der Funktion init_mcu muss entsprechend angepasst werden.

Der jeweilige Status der Initialisierung wird in der Funktion ausgegeben, es wird angepasst, dass auch der Statustext im Label „Verbindungsstatus“ erscheint.

Aus der Funktion init_mcu werden die einzelnen Initialisierungsfunktionen der MCUs aufgerufen. Die Initialisierung der SSR-Platine wird weitestgehend übernommen. Die Initialisierung des Kugelhahns muss erst noch entwickelt werden und dann in die Initialisierungsroutine der SSR übernommen werden. Des Weiteren wird für die Ansteuerung der neuen Pumpe über einen DAC ein weiterer MCU hinzukommen und für die Messaufnahme der Prüflinge ein STM32-Board. Hierfür muss eine Initialisierungsroutine inklusive eindeutiger Benennung über die Micro-Python Funktion ident() entwickelt werden.
== Patricia Viebke, 06.09.2023 - Finaler Stand GUI ==
Die GUI hat einige Updates bekommen, wodurch die Finalisierung durchgeführt werden konnte. Die Benutzeroberfläche lässt sich weiterhin in die drei Hauptbereiche "Prüfstandsüberwachung", "Pico Ausgabe" und die interaktive Nutzung für den User einteilen mit einer TabGroup.

=== Prüfstandsüberwachung ===
Die Prüfstandsüberwachung zeigt neben dem qualitativen Boilerfüllstand die physikalischen Messwerte des Prüfstands an, um die Parameter auf einen Blick kontrollieren zu können. Für die Überwachung des Drehmoments wurde beschlossen, dass dieser vorerst nicht benötigt wird. Der Sensor mit der zugehörigen Signalaufbereitung und Anzeige in der Prüfstandsüberwachung werden entfernt. Die Prüfstandsüberwachung wurde erweitert durch die Anzeige der aktuellen Stepperposition und der prozentualen Leistung des Heizelements.

=== Startseite ===
Die Startseite dient zum Verbinden der benötigten Geräte. Für die Aufnahme der Messwerte wird eine NI-Karte benötigt, während der Prüfstand über einen Raspberry Pico gesteuert wird. Für einen erhöhten Userkomfort wurden unter den jewiligen Connect-Buttons ein Label mit blauer Schrift hinzugefügt. Bei Betätigen des NI Connect-Buttons wird der Button erst bei erfolgreicher Verbindung deaktiviert. Um zu Erkennen, ob der Verbindungsaufbau angefangen hat oder nicht, wird in blauer Schrift "''Verbindung wird hergestellt...''" angezeigt. Wird der Button zweimal gedrückt, so erscheint eine Fehlermeldung, dass das NI-Objekt bereits vorhanden ist.

Bei der Verbindung mit dem Raspberry Pico ist wird im ersten Schritt der Serialport angelegt. Im nächsten Schritt wird die Initialisierung des Schrittmotors durchgeführt. Hierfür wird der Schrittmotor um 1000 Halbschritte geschlossen und anschließend um 560 Halbschritte geöffnet. Hierdurch ist der Ausgangspunkt für den Schrittmotor klar definiert und die angesteuerten Schritte können gezählt werden. Bei der Verbindung mit dem Pico ist aufgefallen, dass dieser nach dem Erstellen etwas Zeit benötigt (1 bis 2 Sekunden) um den Vorgang korrekt durchzuführen. Bei erfolgreicher Verbindung und Initialisierung erscheint in der Pico Ausgabe der Befehl 'connected'.
[[Datei:2023Sep06 KalibrierungGUI.png|mini|Übersicht GUI Tab für die Kalibrierung]]

=== Bedienung ===
Die Bedienung des Prüfstands wird unterteilt in automatisierte und manuelle Vorgänge. Bei den automatisierten Vorgängen werden lediglich die Magnetventile geschalten, die Pumpe wird vom Benutzer zusätzlich gestartet. Zu den bereits vorhanden Vorgängen "Befüllen", "Entleeren" und "Entlüften" wird die Funktion "Frischwasser zirkulieren" hinzugefügt. Bei dieser Funktion wird das System gleichzeitig mit frischem kalkfreiem Wasser befüllt, während das bestehende Wasser entleert wird. Die Funktion wurde entwickelt, um nach einer Temperaturkalibrierung das Wasser abzukühlen. Alle Funktionen müssen selbstständig über den RESET-Button deaktiviert werden. Hier werden die Magnetventile auf den Ausgangszustand geschalten. Lediglich die Funktion zur Boilerbefüllung schaltet die Pumpe bei Erreichen des Füllstands automatisch aus, um ein Überlaufen im Boiler zu verhindern.

Bei Benutzung der Funktionen ist die PIco Ausgabe zu überprüfen. Es müssen immer 5 Ventile angezeigt werden. Beim RESET-Button werden die Magnetventile über ein Python Skript auf dem Raspberry Pico zurückgesetzt und das Codewort 'reseted' erscheint.

=== Kalibrierung ===
Der dritte Tab der GUI umfasst die Interaktion des Benutzers für die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren. Hier ist über eine ButtonGrouop auszuwählen, um welche Art von Kalibrierung es sich handelt. Es gibt Beschränkungen, um Schäden an den Komponenten zu vermeiden. Liegt die Temperatur über 30 °C, so kann keine Druckkalibrierung durchgeführt werden. Weiter muss für eine Temperaturkalibrierung der Druck unter 1 bar liegen.
[[Datei:2023Sep06 Kalibriervorgang Temperatur.png|mini|Temperaturregelung von Raumtemperatur bis 55 °C]]
Bevor die Kalibrierung gestartet werden kann, muss ein Zielwert und die Anzahl der Kontrollpunkte angegeben werden. Für Drucksensoren beträgt das Maximum 12 bar, bei Temperatursensoren betägt das Maximum 105 °C. Die Anzahl der Kontrollpunkte muss sinnvoll gewählt werden.

Um nicht zwischen Tabs hin- und herspringen zu müssen, wird hier über den Button die Pumpe eingeschalten. Hier muss der Benutzer über das Drehrad am 24V-Leistungsnetzteil die gewünschte Drehzahl einstellen. Anschließend kann der Kalibriervorgang gestartet werden. Nachdem die entsprechende Funktion das erste Mal durchgelaufen ist (druckregelung oder temp_regelung), werden die Kontrollpunkte und der nächste zu erreichende Kontrollwert angezeigt. Ein Counterlabel und der Error werden angezeigt, um den Prozess zu überwachen. Ein stabiler Messpunkt ist erreicht, wenn eine Meldung erscheint. Hier kann z.B. mit einem externen Messsystem Messwerte aufgezeichnet werden. Zusätzlich bietet die GUI eine Möglichkeit die Messwerte des Kalibriervorgangs zu speichern. Hier werden zur Überprüfungszwecke bei der Temperaturregeleung die Heizleistung und die Kontrolltemperatur in Variablen in den MATLAB Workspace importiert. Von dort aus kann der Kalibrierprozess graphisch dargestellt werden.

== Patricia Viebke, 27.04.2023 ==
[[Datei:20230427 StartseiteGUI PV.jpg|mini|Startseite der GUI]]
Es wird eine neue Benutzeroberfläche in MATLAB® für die Bedienung und Überwachung des Pumpenprüfstands programmiert.

Die GUI wird in drei Bereiche unterteilt. Der obere Bereich stellt die Prüfstandsüberwachung dar. Hier werden nach erfolgreicher Verbindung mit der NI-Messkarte 9220 die Messwerte der verwendeten Sensoren angezeigt. Da nur eine qualitative Anzeige des Füllstandes im Boiler möglich ist, wird diese mit einer LED in der GUI realisiert. Bei grünen Aufleuchten der LED ist ausreichend Wasser im Boiler vorhanden. Weiter wird die Durchfussrate, die Kontrolltemperatur und der Kontrolldruck des Prüfstandes überwacht. Die Welle, welche die Pumpe antreibt, wird ebenfalls durch zwei Sensoren überwacht. Für die Welle ist die Überwachung der Drehzahl und des Drehmoments geplant. Da der Drehmomentsensor defekt ist, kann hier aktuell kein Messwert angezeigt werden.

Im zweiten Bereich ist eine Tab-Group vorzufinden, über welche der Benutzer den Prüfstand bedienen kann. In der nebenstehenden Abbildung ist der Tab Startseite ausgewählt, wo der Benutzer die Verbindung mit den Geräten herstellen kann. Für die vollständige Benutzung der GUI muss sowohl die Verbindung mit der NI-Messkarte, als auch die Verbindung mit dem Raspberry Pico hergestellt werden.

Für die korrekte Implementierung des Raspberry Picos wird der dritte Bereich in der GUI erstellt. Dieser Bereich zeigt die Ausgaben der MicroPython Skripte, die auf dem Microcontroller ausgeführt werden. Die erstellte Anzeige dient dem Nachvollziehen der Kommunikation des Microcontrollers. Die ausgeführten Befehle sind für den Benutzer sichtbar und bei unerwarteten Meldungen lassen sich schnell Fehler identifizieren lassen.

[[Datei:20230427 BedienungGUI PV.jpg|mini|Bedienung des Pumpenprüfstands]]
Mit dem zweiten Tab ist die Bedienung des Prüfstands auszuführen. Hier wird unterteilt in die Ausführung von den definierten Basisfunktionen und die manuelle Ansteuerung der einzelnen Komponenten.

Die Basisfunktionen umfassen die Boilerbefüllung, Boilerentleerung die Entlüftung für den Druckabbau. Die Basisfunktionen werden bei jeweiliger Betätigung des Buttons vorbereitet durch das Schalten der entsprechenden Magnetventile. Geschaltete Magnetventile sind an den gelben LEDs auf der linken Seite zu erkennen. Die Pumpe wird aus Sicherheitsgründen nicht selbstständig gestartet bei Betätigen einer Basisfunktionen. Diese muss manuell über den den Button 'Pumpe ON/OFF' eingeschaltet werden. Bei erneutem Betätigen der Buttons wird der Prüfstand auf den Ausgangszustand zurückgesetzt. Das heißt, alle Magnetventile sind ungeschalten.

Für die Überprüfung der einzelnen Komponenten wird ein zusätzlicher Abschnitt mit manueller Bedienung erstellt. Hier können die einzelnen Komponenten im Prüfstand angesteuert werden. Mit einem Schieberegler ist das Heizelement bedienbar. Die Zahlen auf dem Schieberegler sind prozentuelle Angaben der Heizleistung des Heizelements. In dem Ausgabefeld darunter wird der ganzzahlige Wert ausgegeben. Hier ist zu beachten, dass der Boiler ausreichend gefüllt sein muss, bevor das Heizelement betätigt wird.

Die Bedienelement in der Mitte des manuellen Panels, dienen der Ansteuerung des elektrischen Dosierventils. Mit dem Dosierventil wird der Druckaufbau im Prüfstand realisiert. Hier muss ein Wert eingetippt werden in das Feld. Mit dem Spinner kann der Wert erhöht oder verringert werden. Erst bei Betätigen des entsprechenden Buttons 'Stepper auf' oder 'Stepper zu' wird die Schrittzahl ausgeführt. Mit 'Stepper auf' wird der Druck im Prüfstand reduziert, während mit 'Stepper zu' der Druckaufbau stattfindet.

Die letzte Gruppe von Buttons dient der Überprüfung der einzelnen Magnetventile. Im Prüfstand sind fünf Magnetventile verbaut, die über die GUI geschalten werden können. Die Magnetventile können im manuellen Modus in beliebiger Konstellation geschalten werden. Die Sinnhaftigkeit der aktiven Magnetventile ist zu beachten, bevor die Pumpe gestartet wird.

Bei jedem Betätigen eines Buttons wird mindestens eine Ausgabe in den weißen Zeilen der GUI erscheinen. Da der Prüfstand durch den Raspberry Pico gesteuert wird, werden bei Betätigen der Buttons die Zeilen in der Ausgabe erscheinen.
[[Datei:20230427 KalibrierungGUI PV.jpg|mini|Kalibrierung von Sensoren]]

Der letzte Tab ist für die Kalibrierung von Sensoren geplant. Dieser ist noch in Entwicklung und daher nicht vollständig funktionsfähig. Mit dem Prüfstand ist die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren geplant. Da die Temperatursensoren nicht in Betrieb genommen werden können, aufgrund fehlender Messumformer, entfällt die weiter Entwicklung für den Kalibrierprozess dieser vorerst.

Für die Kalibrierung von Drucksensoren muss die Parametrierung des Prüfstands funktionsfähig sein. Ziel ist, über die Eingabe des Enddrucks und die Anzahl der Kontrollschritte den Druck im Prüfstand einzustellen. Hierfür bedarf es eine Druckregelung, die im Programmcode mit einem PID Regler umgesetzt wird.

Die Parametrierung des Prüfstandes funktioniert, jedoch ist diese aktuell nicht sehr präzise. Hier besteht Optimierungsbedarf bei der Präzision der PID-Regler.

= Patricia Viebke, 26.11.2022 =
Aufgrund unstrukturierter Vorarbeit bei der Programmierung einer MATLAB GUI, wurde beschlossen diese von Anfang an neu zu programmieren. Hierfür wurde eine GUI erstellt mit dem Namen "GUI_Pumpenpruefstand". Die GUI ist für die Bedienung des Pumpenprüstandes vorgesehen. Sie wird in vorerst 5 Tabs unterteilt.

== Startseite der GUI für den Pumpenprüfstand ==
Bevor die GUI gestartet wird, muss der Raspberry Pico einmal abgesteckt und erneut an den PC gesteckt werden, um erkannt zu werden. Beim Starten der GUI erscheint die Startseite. Auf der Startseite wird nach dem Namen des Prüfers gefragt. Anschließend wird über zwei Buttons die Verbindung zum Pico und zur NI-Messkarte hergestellt. Der Panel im unteren Teil der GUI soll später die Prüfstandsparameter nach erfolgreicher Verbindung der NI-Messkarte anzeigen. Der rechte Panel "Pico Ausgabe" dient zur Überwachung der Ausgabe des Microcontrollers. Hiermit wird überprüft, ob die Skripte richtig ausgeführt werden. Mit dem Button "clear commands" werden die Zeilen gelöscht.

Beim Betätigen des "Connect" Buttons für das Raspberry Pico wird folgender Code ausgeführt. 
writeline(app.pico, 'import connect'); 
writeline(app.pico, 'connect.skript()'); 

== korrekte Ausgabe bei Connect Pico ==
Mit den beiden Zeilen wird ein erst ein Skript importiert und anschließend ausgeführt. Beim Ausführen der Funktion "skript" der Datei "connect.py" wird ein print('connected') ausgegeben. Dieser Ablauf muss beim Betätigen des Connect Buttons in den weißen Zeilen des rechten Panels angezeigt werden. Für eine erfolgreiche Verbindung müssen folgende Zeilen erscheinen.

Hier ist der Verlauf sichtbar. Mit dem ersten Befehl wurde das Skript importiert und mit dem zweiten wurde es ausgeführt. Die dritte Zeile stellt die Ausgabe aus dem Python Skript dar. Die Vorgehensweise wird auch für andere Buttons analog angewendet, daher wird darauf nicht erneut eingegangen. Die Zeilen dienen erstmal nur der Überprüfung. Ob der Panel "Pico Ausgabe" beibehalten wird, wird im Laufe des Projektes entschieden.

= Tab Basisfunktionen der GUI Pumpenprüfstand =
Hier ist der zweite Tab "BASISFUNKTIONEN" abgebildet. Hier werden die einzelnen Magnetventile entsprechend geschalten. Die Basisfunktionen Befüllen, Entleeren und Entlüften sind hier vorprogrammiert und die Ventile werden entsprechend geschalten. Hierzu wurden auf dem Pico die Skripte "belueften.py", "entleeren.py" und "entlueften.py" geschrieben. Die Ausgabe erfolgt analog zum Connect Button.

Im manuellen Modus können die Ventile individuell zum Überprüfen geschalten werden. Die Lampen zeigen die jeweils geschalteten Ventile an. Diese leuchten auf, wenn ein Ventil geschalten ist. Bleibt es ungeschalten, so leuchtet die Lampe nicht. Es wurde entschieden die Pumpe nicht bei den Basisfunktionen direkt mitstarten zu lassen. Aus Gründen der Sicherheit ist es vorteilhafter die Pumpe immer manuell zu schalten.

Sowohl die Pumpe, als auch die Magnetventile werden über die SSR-Insel mit dem Pico verbunden.

Die Funktionen wurden auf einem Pico getestet, jedoch noch nicht in Verbindung mit den Magnetventilen. Dies muss im nächsten Schritt passieren.

= Armin Rohnen, 03.10.2022 =
Nachdem die Basisplatine einsatzbereit ist, müssen auf dem Raspberry Pico Python Skripte programmiert werden. Mithilfe dieser Skripte wird das Ansprechen von Elementen gewährleistet. In der bereits vorhanden MATLAB GUI müssen die Python Skripte entsprechend implementiert werden, damit die GUI voranschreitende Funktionalität erlangt und somit der Prüfstand über die GUI gesteuert wird. Ziel ist es, den Prüfstand über die MATLAB GUI bedienen zu können. Mit dem Einsatz von MATLAB und dem Raspberry Pico muss weiter eine zuverlässige Datenverarbeitung programmiert werden. Die aufgenommenen Zeilen des Raspberry Picos werden an MATLAB übergeben und müssen anschließend aufbereitet und in einem Buffer abgespeichert werden.

Ist die Programmierung vollständig, muss das System in der Lage sein, die Werte des Prüfstandes aufzunehmen und die aufgenommenen Daten weiterzuverarbeiten, um eine zuverlässige Überwachung zu bieten.

= Armin Rohnen, 22.02.2022 =
Benötigt wird die Funktionalität, wie von Semih Kum am 15.12.2021 beschreiben. Diese ist jedoch noch einmal zu überprüfen ggf. zu ergänzen.
Für die MATLAB® GUI ist zu beachten:

1.) Über die NI-Messkarte müssen die Messwerte kontinuierlich mit einer hohen Abtastrate erfasst werden. Nur so ist die Drehzahl und der Durchfluss ermittelbar und nur in dieser Art der Programmierung ist eine kontinuierliche Überwachung des Pumpenprüfstands möglich. Über einen Interrupt-Service-Request (ISR), der auf den gefüllten Messdatenpuffer reagiert, wird die Funktion "datenverarbeitung" aufgerufen. In dieser erfolgt die Übernahme der Messwerte in die GUI und die gesamte Datenverarbeitung der Messdaten von der NI-Messkarte.

2.) Die MATLAB® / MCU Schnittstelle ist in [41] beschrieben. Die MCU wird mit MicroPython betrieben, dies bedient die USB-Schnittstelle des MCU-Boards mit einer "read eval print loop" (REPL). Physikalisch ist dies eine Serielle-Schnittstelle welche Daten vom PC über eine Sendeleitung an die Empfangsleitung der MCU sendet und umgekehrt. Jede Datenzeile von der MCU wird mit dem Zeichen "CR/LF" beendet, welches als Indikator für einen ISR verwendet wird. Jede komplettierte Datenzeile im Dateneingangspuffer der USB-Schnittselle löst einen ISR aus, welcher eine Datenverarbeitungs-Funktion aufruft. In der MCU-Datenverarbeitungsfunktion erfolgt die Übernahme der Daten von der MCU (das Auslesen des Dateneingangspuffers) und die gesamte Datenverarbeitung der MCU-Daten.

Mit einem anderen Datenverarbeitungskonzept ist der betrieb des Pumpenprüfstands nicht möglich.

= Semih Kum, 31.01.2022 =
6.) Füllstandanzeige im Wasserwechsel-Panel 
Geplant war den Füllstand über eine Timerfunktion alle 0,5 s abzulesen und im jeweiligen Textfeld im Wasserwechsel-Panel anzuzeigen. Dafür wurde der Programmcode in der Funktion stm32_get hinterlegt. Doch nach mehreren Versuchen konnte dies nicht realisiert werden. Beobachtet wurde, das im MATLAB-Skript die Timerfunktion Fehler ausgibt, die auch nach erneuter Programmierung nicht beseitigt werden konnte.

= Semih Kum, 22.12.2021 =
1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect, stm32_disconnect, stm32_shutdown 
Die Schnittstellenverbindung, die zuvor auf den Raspberry Pico konfiguriert war, wurde jetzt auf die neue Basisplatine wie unter [Grundfunktion der MCU] erklärt, abgestimmt. Dabei erfolgt die Verbindung mit der Funktion stm32_connect, die Entkopplung mit stm32_disconnect und die Speicherung des Ausschaltzustandes mit stm32_shutdown.

Anhand eines Verbindungs- und Entkopplungstests wurde die Funktion dieser Programmierung sowohl im Wasserwechselmodus, als auch im Manuellen Modus überprüft und bestätigt.

2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
Die hinterlegten Callbacks auffuelen_ButtonPushed, ablassen_ButtonPushed, spuelen_ButtonPushed und STOPButtonPushed wurden jeweils mit den richtigen Codes zur Umschaltung der Ventile ergänzt. Hier ist zu erwähnen, dass alle zuvor genannten Vorgänge des Wasserwechselmodus mit 100% Pumpenleistung erfolgen. Außerdem ist auch zu beachten, dass in der aktuellen Steuerung der appoldt-PIN als Übertragung der Pumpenleistung verwendet wird. Dieser soll aber später für die Ansteuerung des Heizelements verwendet werden, wodurch die Codes wieder verändert werden müssen.

3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
Die hinterlegten Callbacks BeEntlftungsventilButtonGroupSelectionChanged, AnsaugweicheButtonGroupSelectionChanged, EntleerweicheButtonGroupSelectionChanged und StrangauswahlButtonGroupSelectionChanged wurden wie unter Punkt 2.) mit den Steuercodes für die Magnetventile ergänzt. Das Druckstrangentlüftungsventil wurde dabei außen vor gelassen, da dieser nicht an das System angeschlossen ist.

4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check 
Nach einem Umschalttest der Magnetventile in der GUI ist sofort aufgefallen, dass die Lampenfunktion unter ventil_lamps_check falsch definiert war. Deshalb wurde der Programmcode angepasst und ihre Funktion erneut geprüft und bestätigt.

5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
Zur Einstellung der oben genannten Kenngrößen sind im Manuellen Modus Spinner vorhanden, mit denen Werte zwischen 0...100% übertragen werden können. Diese Spinner wurden mit den jeweiligen Programmbefehlen und den Umrechnungsformeln ergänzt. Der Test dieser Übertragung ist noch ausstehend. Im Fall der Motorleistung ist wurde kein Callback erstellt, da die DC-Antriebe vorerst über eine separates Netzteil gespeist werden.

= Semih Kum, 15.12.2021 =
Laut Aufgabenstellung / Leistungsvereinbarung sollen alle Steuerungsfunktion in Zukunft über die bereits existierende Bedienoberfläche [25] ablaufen. Im aktuellen Stand ist keine Funktionalität gegeben. Deshalb im Folgenden der Plan für die Implementierung der Programmcodes in MATLAB GUI:

1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect , stm32_disconnect , stm32_shutdown 
--> ggf. auch eine Funktion zur selbstständigen Findung des COM-Ports 
2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check(app) 
5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
6.) Füllstandsanzeige im Wasserwechsel-Panel 
7.) Erstellung der Funktion ni_card_get zum kontinuierlichen Auslesen der Sensoren an der NI-Messkarte 
8.) Erstellung einer Funktion stm32_get zum Auslesen der Sensoren an der Basisplatine 
9.) Verbindung der einzelnen Auslesefunktionen mit den richtigen Diagrammen

Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe

2024-06-06T07:13:14Z

Leonhard Schöner: /* Armin Rohnen, 15.02.2024 */

= Leonhard Schöner 26.05.2024 =

Änderungsumfang Prüstandssoftware

Entfernung des An/Aus-Buttons:

Der Button für An-/Ausschalten der Pumpe aus dem „BEDIENUNG“-Tab in der GUI-Oberfläche muss entfernt werden, ebenso wie die zugehörigen Callback-Funktionen und Logik aus dem Code.

Integration eines Drehzahlsollwert-Sliders:

Statt dem Button und der manuellen Einstellung der Pumpendrehzahl bei der alten Pumpe, wird für die neue Pumpe ein Slider hinzugefügt, der den Drehzahlsollwert repräsentiert. Entsprechend der Angabe im Datenblatt der Pumpe, liegen die Werte, die eingestellt werden können im Bereich 940…4000 1/min oder „Aus“. Dabei entspricht „Aus“ einem Steuersignal < 0,5 V.

Der Programmcode der bisherigen Pumpeneinschaltung muss entfernt werden. Hierbei ist zu beachten, dass der Status der Pumpe von den Funktionen Datenverarbeitung im case 8 Füllstand, ausgelesen und verändert wird. Das muss an die neue Pumpensteuerung angepasst werden. Auch beim Button PumpeOFFandRESETButton, welcher beeinhaltet, dass die Pumpe ausgeschaltet wird, muss der Code an die neue Pumpensteuerung angepasst werden.
Beim Slider wird der einstellbare Wert zwischen 0…4000 festgelegt, alle Werte, die unter 940 liegen, werden in dem hinterlegten Code auf 0 gesetzt.

Die Ausgangsspannung des DAC ist undefiniert und beträgt mehr als 5 V, daher muss sie geregelt werden. Um die Spannung zu messen, muss bei der NI-Messkarte ein weiterer Messkanal eingeführt werden. Dazu bedarf es Änderungen am NI-Setup und in der Funktion Datenverarbeitung. Die Datenmatrix erweitert sich dadurch um eine Spalte.
Die bisherige Initialisierung der Hardware-Komponenten wird entsprechend der Multi-MCU Initialisierung nach der vorliegenden Kaffeemaschinen-GUI angepasst. Darin wird der vorliegende Code der Initialisierung, der im Callback des Buttons „ConnectNIButton“ hinterlegt ist, übernommen und angepasst.
Ein neuer Kanal ai8 (das entspricht dem 9. Messkanal, da bei ai0 begonnen wird) wird hinzugefügt, in diesem wird die Spannung des DAC gemessen.

In der Funktion Datenverarbeitung wird in der for-Schleife die Zahl der Durchläufe um 1 erhöht und ein case 9 hinzugefügt in dem der Spannungswert des DAC eingelesen werden. Der Wert den die Messkarte ausgibt, liegt bereits als Spannungswert vor und muss deshalb nicht umgewandelt werden. Eine Entsprechende Variable, in der die Spannungswerte gespeichert werden, muss angelegt werden.

Der Spannungswert des DACs wird verwendet, um einen Umrechnungsfaktor zu bestimmen, der einen abgesicherten Initialwert hat. Dieser wird fortlaufend durch die Datenerfassung angepasst.

Im Anzeigebereich der Kontrollwerte wird der Eintrag „Wellendrehzahl“ durch „Pumpendrehzahl ersetzt und der Momentane Stellwert für die Pumpendrehzahl in 1/min ausgegeben.
Die Messung der Drehzahl entfällt bei der neuen Pumpe und daher wird der zugehörige Code gelöscht.
= Armin Rohnen, 15.02.2024 =
Im ursprünglich geplanten Systemaufbau des Pumpenprüfstands ist vorgesehen, dass zwischen Pumpenantrieb und Pumpe eine Drehmomentmessung und die Drehzahlerfassung möglich ist. Dies bedingt, dass die Pumpe nicht direkt mit dem Antrieb gekoppelt werden kann. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die verwendeten Drehschieberpumpen offensichtlich die Wellenlagerung des Antriebs benötigen. Durch die antriebsseitig fehlende Lagerung verschleißen die Drehschieberpumpen vorzeitig und es wird graphithaltiger Staub in den Wasserkreislauf eingebracht.

Zur Behebung des Problems wurde entschieden eine AVS Römer Außenzahnradpumpe zu verwenden. Der Umbau auf die AVS Römer Pumpe dient gleichzeitig der Erprobung dieser Pumpe.

Der Umbau hat Auswirkungen auf die MATLAB®-GUI. Das Ein-/Aus-Schalten des 24V-Netzteils entfällt dafür muss eine Steuerspannung 0 bis 5 V als Pumpenstellwert generiert werden. Ebenso wird eine Korrektur der Pläne erforderlich.

MATLAB® GUI

2024-06-06T07:12:13Z

Leonhard Schöner: /* Leonhard Schöner, 22.05.2024 */

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

= Leonhard Schöner, 22.05.2024 =

Die Systematik der Initialisierung soll von der Software der Kaffeemaschinen übernommen und optimiert werden, da das Problem der Initialisierung mit mehreren MCUs dort bereits gelöst wurde.

Stand ist, dass der Raspberry-Pico und die NI-Messkarte in der GUI vom Pumpenprüfstand mit zwei „Connect“-Buttons verbunden wurden. Der hinterlegte Code dieser Buttons muss gelöscht werden und beide Buttons werden durch einen einzelnen „Verbinden“-Button ersetzt, so wie es in der Kaffeemaschinen-GUI gelöst wurde. Des Weiteren werden die beiden LED, welche den Verbindungsstatus anzeigen durch eine einzelne LED ersetzt, genauso wird nur noch ein Label benötigt und das zweite gelöscht. Im Code angepasst werden der Name der Lampe und der Name des Labels.

Außerdem werden die Variablen ergänzt, die zur Kommunikations-Initialisierung und zur Erstellung einer Log-Datei benötigt werden.

Die Funktion init_mcus übernimmt die Zuordnung der MCUs. Es ist bekannt, dass sich die Initialisierung aufhängen kann, wenn keine Reaktion auf den ident kommt. Sollte dieses Problem auftreten, wird die Initialisierung manuell wiederholt.

Die Funktion wird übernommen, sie muss noch für die NI-Messkarte und die hinzukommende Microcontroller (Pumpe, Messwertaufnahme der zu überprüfenden Sensoren) angepasst werden. Die NI-Messkarte muss als erstes initialisiert werden, da sie nicht wie die Microcontroller über die ident-Funktion erkannt werden kann. Deshalb wird sie Ausgeführt, sobald der „Verbinden“-Button gedrückt wird. Der Code hierfür wird aus dem bestehenden Pumpenprüfstand-Code übernommen.

In der anschließenden Initialisierungsroutine wird eine Liste der Ports erstellt, die dann nur noch unverbunden Ports enthält. Überflüssige Initialisierungsroutinen aus dem Kaffemaschinen-Code von der Messwert- und der Basisplatine können entfernt werden. Die ident-Funktionen der Einzelnen Bauteile muss überprüft bzw. erstellt werden und der entsprechende Rückgabe-String in den if-Anweisungen der Funktion init_mcu muss entsprechend angepasst werden.

Der jeweilige Status der Initialisierung wird in der Funktion ausgegeben, es wird angepasst, dass auch der Statustext im Label „Verbindungsstatus“ erscheint.

Aus der Funktion init_mcu werden die einzelnen Initialisierungsfunktionen der MCUs aufgerufen. Die Initialisierung der SSR-Platine wird weitestgehend übernommen. Die Initialisierung des Kugelhahns muss erst noch entwickelt werden und dann in die Initialisierungsroutine der SSR übernommen werden. Des Weiteren wird für die Ansteuerung der neuen Pumpe über einen DAC ein weiterer MCU hinzukommen und für die Messaufnahme der Prüflinge ein STM32-Board. Hierfür muss eine Initialisierungsroutine inklusive eindeutiger Benennung über die Micro-Python Funktion ident() entwickelt werden.
== Patricia Viebke, 06.09.2023 - Finaler Stand GUI ==
Die GUI hat einige Updates bekommen, wodurch die Finalisierung durchgeführt werden konnte. Die Benutzeroberfläche lässt sich weiterhin in die drei Hauptbereiche "Prüfstandsüberwachung", "Pico Ausgabe" und die interaktive Nutzung für den User einteilen mit einer TabGroup.

=== Prüfstandsüberwachung ===
Die Prüfstandsüberwachung zeigt neben dem qualitativen Boilerfüllstand die physikalischen Messwerte des Prüfstands an, um die Parameter auf einen Blick kontrollieren zu können. Für die Überwachung des Drehmoments wurde beschlossen, dass dieser vorerst nicht benötigt wird. Der Sensor mit der zugehörigen Signalaufbereitung und Anzeige in der Prüfstandsüberwachung werden entfernt. Die Prüfstandsüberwachung wurde erweitert durch die Anzeige der aktuellen Stepperposition und der prozentualen Leistung des Heizelements.

=== Startseite ===
Die Startseite dient zum Verbinden der benötigten Geräte. Für die Aufnahme der Messwerte wird eine NI-Karte benötigt, während der Prüfstand über einen Raspberry Pico gesteuert wird. Für einen erhöhten Userkomfort wurden unter den jewiligen Connect-Buttons ein Label mit blauer Schrift hinzugefügt. Bei Betätigen des NI Connect-Buttons wird der Button erst bei erfolgreicher Verbindung deaktiviert. Um zu Erkennen, ob der Verbindungsaufbau angefangen hat oder nicht, wird in blauer Schrift "''Verbindung wird hergestellt...''" angezeigt. Wird der Button zweimal gedrückt, so erscheint eine Fehlermeldung, dass das NI-Objekt bereits vorhanden ist.

Bei der Verbindung mit dem Raspberry Pico ist wird im ersten Schritt der Serialport angelegt. Im nächsten Schritt wird die Initialisierung des Schrittmotors durchgeführt. Hierfür wird der Schrittmotor um 1000 Halbschritte geschlossen und anschließend um 560 Halbschritte geöffnet. Hierdurch ist der Ausgangspunkt für den Schrittmotor klar definiert und die angesteuerten Schritte können gezählt werden. Bei der Verbindung mit dem Pico ist aufgefallen, dass dieser nach dem Erstellen etwas Zeit benötigt (1 bis 2 Sekunden) um den Vorgang korrekt durchzuführen. Bei erfolgreicher Verbindung und Initialisierung erscheint in der Pico Ausgabe der Befehl 'connected'.
[[Datei:2023Sep06 KalibrierungGUI.png|mini|Übersicht GUI Tab für die Kalibrierung]]

=== Bedienung ===
Die Bedienung des Prüfstands wird unterteilt in automatisierte und manuelle Vorgänge. Bei den automatisierten Vorgängen werden lediglich die Magnetventile geschalten, die Pumpe wird vom Benutzer zusätzlich gestartet. Zu den bereits vorhanden Vorgängen "Befüllen", "Entleeren" und "Entlüften" wird die Funktion "Frischwasser zirkulieren" hinzugefügt. Bei dieser Funktion wird das System gleichzeitig mit frischem kalkfreiem Wasser befüllt, während das bestehende Wasser entleert wird. Die Funktion wurde entwickelt, um nach einer Temperaturkalibrierung das Wasser abzukühlen. Alle Funktionen müssen selbstständig über den RESET-Button deaktiviert werden. Hier werden die Magnetventile auf den Ausgangszustand geschalten. Lediglich die Funktion zur Boilerbefüllung schaltet die Pumpe bei Erreichen des Füllstands automatisch aus, um ein Überlaufen im Boiler zu verhindern.

Bei Benutzung der Funktionen ist die PIco Ausgabe zu überprüfen. Es müssen immer 5 Ventile angezeigt werden. Beim RESET-Button werden die Magnetventile über ein Python Skript auf dem Raspberry Pico zurückgesetzt und das Codewort 'reseted' erscheint.

=== Kalibrierung ===
Der dritte Tab der GUI umfasst die Interaktion des Benutzers für die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren. Hier ist über eine ButtonGrouop auszuwählen, um welche Art von Kalibrierung es sich handelt. Es gibt Beschränkungen, um Schäden an den Komponenten zu vermeiden. Liegt die Temperatur über 30 °C, so kann keine Druckkalibrierung durchgeführt werden. Weiter muss für eine Temperaturkalibrierung der Druck unter 1 bar liegen.
[[Datei:2023Sep06 Kalibriervorgang Temperatur.png|mini|Temperaturregelung von Raumtemperatur bis 55 °C]]
Bevor die Kalibrierung gestartet werden kann, muss ein Zielwert und die Anzahl der Kontrollpunkte angegeben werden. Für Drucksensoren beträgt das Maximum 12 bar, bei Temperatursensoren betägt das Maximum 105 °C. Die Anzahl der Kontrollpunkte muss sinnvoll gewählt werden.

Um nicht zwischen Tabs hin- und herspringen zu müssen, wird hier über den Button die Pumpe eingeschalten. Hier muss der Benutzer über das Drehrad am 24V-Leistungsnetzteil die gewünschte Drehzahl einstellen. Anschließend kann der Kalibriervorgang gestartet werden. Nachdem die entsprechende Funktion das erste Mal durchgelaufen ist (druckregelung oder temp_regelung), werden die Kontrollpunkte und der nächste zu erreichende Kontrollwert angezeigt. Ein Counterlabel und der Error werden angezeigt, um den Prozess zu überwachen. Ein stabiler Messpunkt ist erreicht, wenn eine Meldung erscheint. Hier kann z.B. mit einem externen Messsystem Messwerte aufgezeichnet werden. Zusätzlich bietet die GUI eine Möglichkeit die Messwerte des Kalibriervorgangs zu speichern. Hier werden zur Überprüfungszwecke bei der Temperaturregeleung die Heizleistung und die Kontrolltemperatur in Variablen in den MATLAB Workspace importiert. Von dort aus kann der Kalibrierprozess graphisch dargestellt werden.

== Patricia Viebke, 27.04.2023 ==
[[Datei:20230427 StartseiteGUI PV.jpg|mini|Startseite der GUI]]
Es wird eine neue Benutzeroberfläche in MATLAB® für die Bedienung und Überwachung des Pumpenprüfstands programmiert.

Die GUI wird in drei Bereiche unterteilt. Der obere Bereich stellt die Prüfstandsüberwachung dar. Hier werden nach erfolgreicher Verbindung mit der NI-Messkarte 9220 die Messwerte der verwendeten Sensoren angezeigt. Da nur eine qualitative Anzeige des Füllstandes im Boiler möglich ist, wird diese mit einer LED in der GUI realisiert. Bei grünen Aufleuchten der LED ist ausreichend Wasser im Boiler vorhanden. Weiter wird die Durchfussrate, die Kontrolltemperatur und der Kontrolldruck des Prüfstandes überwacht. Die Welle, welche die Pumpe antreibt, wird ebenfalls durch zwei Sensoren überwacht. Für die Welle ist die Überwachung der Drehzahl und des Drehmoments geplant. Da der Drehmomentsensor defekt ist, kann hier aktuell kein Messwert angezeigt werden.

Im zweiten Bereich ist eine Tab-Group vorzufinden, über welche der Benutzer den Prüfstand bedienen kann. In der nebenstehenden Abbildung ist der Tab Startseite ausgewählt, wo der Benutzer die Verbindung mit den Geräten herstellen kann. Für die vollständige Benutzung der GUI muss sowohl die Verbindung mit der NI-Messkarte, als auch die Verbindung mit dem Raspberry Pico hergestellt werden.

Für die korrekte Implementierung des Raspberry Picos wird der dritte Bereich in der GUI erstellt. Dieser Bereich zeigt die Ausgaben der MicroPython Skripte, die auf dem Microcontroller ausgeführt werden. Die erstellte Anzeige dient dem Nachvollziehen der Kommunikation des Microcontrollers. Die ausgeführten Befehle sind für den Benutzer sichtbar und bei unerwarteten Meldungen lassen sich schnell Fehler identifizieren lassen.

[[Datei:20230427 BedienungGUI PV.jpg|mini|Bedienung des Pumpenprüfstands]]
Mit dem zweiten Tab ist die Bedienung des Prüfstands auszuführen. Hier wird unterteilt in die Ausführung von den definierten Basisfunktionen und die manuelle Ansteuerung der einzelnen Komponenten.

Die Basisfunktionen umfassen die Boilerbefüllung, Boilerentleerung die Entlüftung für den Druckabbau. Die Basisfunktionen werden bei jeweiliger Betätigung des Buttons vorbereitet durch das Schalten der entsprechenden Magnetventile. Geschaltete Magnetventile sind an den gelben LEDs auf der linken Seite zu erkennen. Die Pumpe wird aus Sicherheitsgründen nicht selbstständig gestartet bei Betätigen einer Basisfunktionen. Diese muss manuell über den den Button 'Pumpe ON/OFF' eingeschaltet werden. Bei erneutem Betätigen der Buttons wird der Prüfstand auf den Ausgangszustand zurückgesetzt. Das heißt, alle Magnetventile sind ungeschalten.

Für die Überprüfung der einzelnen Komponenten wird ein zusätzlicher Abschnitt mit manueller Bedienung erstellt. Hier können die einzelnen Komponenten im Prüfstand angesteuert werden. Mit einem Schieberegler ist das Heizelement bedienbar. Die Zahlen auf dem Schieberegler sind prozentuelle Angaben der Heizleistung des Heizelements. In dem Ausgabefeld darunter wird der ganzzahlige Wert ausgegeben. Hier ist zu beachten, dass der Boiler ausreichend gefüllt sein muss, bevor das Heizelement betätigt wird.

Die Bedienelement in der Mitte des manuellen Panels, dienen der Ansteuerung des elektrischen Dosierventils. Mit dem Dosierventil wird der Druckaufbau im Prüfstand realisiert. Hier muss ein Wert eingetippt werden in das Feld. Mit dem Spinner kann der Wert erhöht oder verringert werden. Erst bei Betätigen des entsprechenden Buttons 'Stepper auf' oder 'Stepper zu' wird die Schrittzahl ausgeführt. Mit 'Stepper auf' wird der Druck im Prüfstand reduziert, während mit 'Stepper zu' der Druckaufbau stattfindet.

Die letzte Gruppe von Buttons dient der Überprüfung der einzelnen Magnetventile. Im Prüfstand sind fünf Magnetventile verbaut, die über die GUI geschalten werden können. Die Magnetventile können im manuellen Modus in beliebiger Konstellation geschalten werden. Die Sinnhaftigkeit der aktiven Magnetventile ist zu beachten, bevor die Pumpe gestartet wird.

Bei jedem Betätigen eines Buttons wird mindestens eine Ausgabe in den weißen Zeilen der GUI erscheinen. Da der Prüfstand durch den Raspberry Pico gesteuert wird, werden bei Betätigen der Buttons die Zeilen in der Ausgabe erscheinen.
[[Datei:20230427 KalibrierungGUI PV.jpg|mini|Kalibrierung von Sensoren]]

Der letzte Tab ist für die Kalibrierung von Sensoren geplant. Dieser ist noch in Entwicklung und daher nicht vollständig funktionsfähig. Mit dem Prüfstand ist die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren geplant. Da die Temperatursensoren nicht in Betrieb genommen werden können, aufgrund fehlender Messumformer, entfällt die weiter Entwicklung für den Kalibrierprozess dieser vorerst.

Für die Kalibrierung von Drucksensoren muss die Parametrierung des Prüfstands funktionsfähig sein. Ziel ist, über die Eingabe des Enddrucks und die Anzahl der Kontrollschritte den Druck im Prüfstand einzustellen. Hierfür bedarf es eine Druckregelung, die im Programmcode mit einem PID Regler umgesetzt wird.

Die Parametrierung des Prüfstandes funktioniert, jedoch ist diese aktuell nicht sehr präzise. Hier besteht Optimierungsbedarf bei der Präzision der PID-Regler.

= Patricia Viebke, 26.11.2022 =
Aufgrund unstrukturierter Vorarbeit bei der Programmierung einer MATLAB GUI, wurde beschlossen diese von Anfang an neu zu programmieren. Hierfür wurde eine GUI erstellt mit dem Namen "GUI_Pumpenpruefstand". Die GUI ist für die Bedienung des Pumpenprüstandes vorgesehen. Sie wird in vorerst 5 Tabs unterteilt.

== Startseite der GUI für den Pumpenprüfstand ==
Bevor die GUI gestartet wird, muss der Raspberry Pico einmal abgesteckt und erneut an den PC gesteckt werden, um erkannt zu werden. Beim Starten der GUI erscheint die Startseite. Auf der Startseite wird nach dem Namen des Prüfers gefragt. Anschließend wird über zwei Buttons die Verbindung zum Pico und zur NI-Messkarte hergestellt. Der Panel im unteren Teil der GUI soll später die Prüfstandsparameter nach erfolgreicher Verbindung der NI-Messkarte anzeigen. Der rechte Panel "Pico Ausgabe" dient zur Überwachung der Ausgabe des Microcontrollers. Hiermit wird überprüft, ob die Skripte richtig ausgeführt werden. Mit dem Button "clear commands" werden die Zeilen gelöscht.

Beim Betätigen des "Connect" Buttons für das Raspberry Pico wird folgender Code ausgeführt. 
writeline(app.pico, 'import connect'); 
writeline(app.pico, 'connect.skript()'); 

== korrekte Ausgabe bei Connect Pico ==
Mit den beiden Zeilen wird ein erst ein Skript importiert und anschließend ausgeführt. Beim Ausführen der Funktion "skript" der Datei "connect.py" wird ein print('connected') ausgegeben. Dieser Ablauf muss beim Betätigen des Connect Buttons in den weißen Zeilen des rechten Panels angezeigt werden. Für eine erfolgreiche Verbindung müssen folgende Zeilen erscheinen.

Hier ist der Verlauf sichtbar. Mit dem ersten Befehl wurde das Skript importiert und mit dem zweiten wurde es ausgeführt. Die dritte Zeile stellt die Ausgabe aus dem Python Skript dar. Die Vorgehensweise wird auch für andere Buttons analog angewendet, daher wird darauf nicht erneut eingegangen. Die Zeilen dienen erstmal nur der Überprüfung. Ob der Panel "Pico Ausgabe" beibehalten wird, wird im Laufe des Projektes entschieden.

= Tab Basisfunktionen der GUI Pumpenprüfstand =
Hier ist der zweite Tab "BASISFUNKTIONEN" abgebildet. Hier werden die einzelnen Magnetventile entsprechend geschalten. Die Basisfunktionen Befüllen, Entleeren und Entlüften sind hier vorprogrammiert und die Ventile werden entsprechend geschalten. Hierzu wurden auf dem Pico die Skripte "belueften.py", "entleeren.py" und "entlueften.py" geschrieben. Die Ausgabe erfolgt analog zum Connect Button.

Im manuellen Modus können die Ventile individuell zum Überprüfen geschalten werden. Die Lampen zeigen die jeweils geschalteten Ventile an. Diese leuchten auf, wenn ein Ventil geschalten ist. Bleibt es ungeschalten, so leuchtet die Lampe nicht. Es wurde entschieden die Pumpe nicht bei den Basisfunktionen direkt mitstarten zu lassen. Aus Gründen der Sicherheit ist es vorteilhafter die Pumpe immer manuell zu schalten.

Sowohl die Pumpe, als auch die Magnetventile werden über die SSR-Insel mit dem Pico verbunden.

Die Funktionen wurden auf einem Pico getestet, jedoch noch nicht in Verbindung mit den Magnetventilen. Dies muss im nächsten Schritt passieren.

= Armin Rohnen, 03.10.2022 =
Nachdem die Basisplatine einsatzbereit ist, müssen auf dem Raspberry Pico Python Skripte programmiert werden. Mithilfe dieser Skripte wird das Ansprechen von Elementen gewährleistet. In der bereits vorhanden MATLAB GUI müssen die Python Skripte entsprechend implementiert werden, damit die GUI voranschreitende Funktionalität erlangt und somit der Prüfstand über die GUI gesteuert wird. Ziel ist es, den Prüfstand über die MATLAB GUI bedienen zu können. Mit dem Einsatz von MATLAB und dem Raspberry Pico muss weiter eine zuverlässige Datenverarbeitung programmiert werden. Die aufgenommenen Zeilen des Raspberry Picos werden an MATLAB übergeben und müssen anschließend aufbereitet und in einem Buffer abgespeichert werden.

Ist die Programmierung vollständig, muss das System in der Lage sein, die Werte des Prüfstandes aufzunehmen und die aufgenommenen Daten weiterzuverarbeiten, um eine zuverlässige Überwachung zu bieten.

= Armin Rohnen, 22.02.2022 =
Benötigt wird die Funktionalität, wie von Semih Kum am 15.12.2021 beschreiben. Diese ist jedoch noch einmal zu überprüfen ggf. zu ergänzen.
Für die MATLAB® GUI ist zu beachten:

1.) Über die NI-Messkarte müssen die Messwerte kontinuierlich mit einer hohen Abtastrate erfasst werden. Nur so ist die Drehzahl und der Durchfluss ermittelbar und nur in dieser Art der Programmierung ist eine kontinuierliche Überwachung des Pumpenprüfstands möglich. Über einen Interrupt-Service-Request (ISR), der auf den gefüllten Messdatenpuffer reagiert, wird die Funktion "datenverarbeitung" aufgerufen. In dieser erfolgt die Übernahme der Messwerte in die GUI und die gesamte Datenverarbeitung der Messdaten von der NI-Messkarte.

2.) Die MATLAB® / MCU Schnittstelle ist in [41] beschrieben. Die MCU wird mit MicroPython betrieben, dies bedient die USB-Schnittstelle des MCU-Boards mit einer "read eval print loop" (REPL). Physikalisch ist dies eine Serielle-Schnittstelle welche Daten vom PC über eine Sendeleitung an die Empfangsleitung der MCU sendet und umgekehrt. Jede Datenzeile von der MCU wird mit dem Zeichen "CR/LF" beendet, welches als Indikator für einen ISR verwendet wird. Jede komplettierte Datenzeile im Dateneingangspuffer der USB-Schnittselle löst einen ISR aus, welcher eine Datenverarbeitungs-Funktion aufruft. In der MCU-Datenverarbeitungsfunktion erfolgt die Übernahme der Daten von der MCU (das Auslesen des Dateneingangspuffers) und die gesamte Datenverarbeitung der MCU-Daten.

Mit einem anderen Datenverarbeitungskonzept ist der betrieb des Pumpenprüfstands nicht möglich.

= Semih Kum, 31.01.2022 =
6.) Füllstandanzeige im Wasserwechsel-Panel 
Geplant war den Füllstand über eine Timerfunktion alle 0,5 s abzulesen und im jeweiligen Textfeld im Wasserwechsel-Panel anzuzeigen. Dafür wurde der Programmcode in der Funktion stm32_get hinterlegt. Doch nach mehreren Versuchen konnte dies nicht realisiert werden. Beobachtet wurde, das im MATLAB-Skript die Timerfunktion Fehler ausgibt, die auch nach erneuter Programmierung nicht beseitigt werden konnte.

= Semih Kum, 22.12.2021 =
1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect, stm32_disconnect, stm32_shutdown 
Die Schnittstellenverbindung, die zuvor auf den Raspberry Pico konfiguriert war, wurde jetzt auf die neue Basisplatine wie unter [Grundfunktion der MCU] erklärt, abgestimmt. Dabei erfolgt die Verbindung mit der Funktion stm32_connect, die Entkopplung mit stm32_disconnect und die Speicherung des Ausschaltzustandes mit stm32_shutdown.

Anhand eines Verbindungs- und Entkopplungstests wurde die Funktion dieser Programmierung sowohl im Wasserwechselmodus, als auch im Manuellen Modus überprüft und bestätigt.

2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
Die hinterlegten Callbacks auffuelen_ButtonPushed, ablassen_ButtonPushed, spuelen_ButtonPushed und STOPButtonPushed wurden jeweils mit den richtigen Codes zur Umschaltung der Ventile ergänzt. Hier ist zu erwähnen, dass alle zuvor genannten Vorgänge des Wasserwechselmodus mit 100% Pumpenleistung erfolgen. Außerdem ist auch zu beachten, dass in der aktuellen Steuerung der appoldt-PIN als Übertragung der Pumpenleistung verwendet wird. Dieser soll aber später für die Ansteuerung des Heizelements verwendet werden, wodurch die Codes wieder verändert werden müssen.

3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
Die hinterlegten Callbacks BeEntlftungsventilButtonGroupSelectionChanged, AnsaugweicheButtonGroupSelectionChanged, EntleerweicheButtonGroupSelectionChanged und StrangauswahlButtonGroupSelectionChanged wurden wie unter Punkt 2.) mit den Steuercodes für die Magnetventile ergänzt. Das Druckstrangentlüftungsventil wurde dabei außen vor gelassen, da dieser nicht an das System angeschlossen ist.

4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check 
Nach einem Umschalttest der Magnetventile in der GUI ist sofort aufgefallen, dass die Lampenfunktion unter ventil_lamps_check falsch definiert war. Deshalb wurde der Programmcode angepasst und ihre Funktion erneut geprüft und bestätigt.

5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
Zur Einstellung der oben genannten Kenngrößen sind im Manuellen Modus Spinner vorhanden, mit denen Werte zwischen 0...100% übertragen werden können. Diese Spinner wurden mit den jeweiligen Programmbefehlen und den Umrechnungsformeln ergänzt. Der Test dieser Übertragung ist noch ausstehend. Im Fall der Motorleistung ist wurde kein Callback erstellt, da die DC-Antriebe vorerst über eine separates Netzteil gespeist werden.

= Semih Kum, 15.12.2021 =
Laut Aufgabenstellung / Leistungsvereinbarung sollen alle Steuerungsfunktion in Zukunft über die bereits existierende Bedienoberfläche [25] ablaufen. Im aktuellen Stand ist keine Funktionalität gegeben. Deshalb im Folgenden der Plan für die Implementierung der Programmcodes in MATLAB GUI:

1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect , stm32_disconnect , stm32_shutdown 
--> ggf. auch eine Funktion zur selbstständigen Findung des COM-Ports 
2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check(app) 
5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
6.) Füllstandsanzeige im Wasserwechsel-Panel 
7.) Erstellung der Funktion ni_card_get zum kontinuierlichen Auslesen der Sensoren an der NI-Messkarte 
8.) Erstellung einer Funktion stm32_get zum Auslesen der Sensoren an der Basisplatine 
9.) Verbindung der einzelnen Auslesefunktionen mit den richtigen Diagrammen

Pumpenprüfstand

2024-06-05T14:54:16Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || Leonhard Schöner|| 50 || 05.06.2024
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
|-
| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || Leonhard Schöner || 50 || 05.06.2024
|-
| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
|-
| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|-
| 14 || Software || [[Anbindung Prüflinge]] || Leonhard Schöner|| 50 || 05.06.2024
|}

AVS Römer SmartFlow Außenzahnradpumpe

2024-06-04T14:24:07Z

Leonhard Schöner: /* Armin Rohnen, 06.05.2024 */

= Armin Rohnen, 06.05.2024 =
Die Erprobung der AVS-Römer SmartFlow Außenzahnradpumpe findet am Pumpenprüfstand statt. Dazu wird die Pumpe am Prüfstand gegen die AVS-Römer-Pumpe gewechselt und die Bediensoftware an die erfordernisse angepasst.

= Leonhard Schöner, 04.06.2024 =
Zur Erstinbetriebnahme muss die Pumpe >85 °C für mindestens 15 Minuten gespült werden, dieses Spülmedium darf nicht zurück in den Kreislauf fließen.

Glasboilermaschine

2024-06-04T14:20:35Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste 1 Zylinder */

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/b0d68a04d4d54f498c331933d33efebf" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

= Die Glasboilermaschine - MMM Style =

[[Datei:20230226 Glasboilermaschine Stand Feb2023.png|thumb|750px|gerahmt|zentriert|alternativtext=Armin Rohnen, Glasboilermaschine|Armin Rohnen, Glasboilermaschine]]

Durch eine Idee auf Worl of Coffee 2018 in Amsterdam (WOC18) wurde 2018 damit begonnen zu forschen, ob Borosilikat-Glas als Material für den Wasserboiler einer Siebträger-Espressomaschine verwendet werden kann.

Durch die spezifischen Material-Eigenschaften wie Hitzebeständigkeit, Geschmacksneutralität und den guten Isolationseigenschaften, die Borosilikat-Glas in doppelwandiger Ausführung mit sich bringt, erschien es als Fertigungsmaterial für den Boiler besonders geeignet zu sein. Trotzdem ist die Verwendung dieses Materials in der Industrie bei den etablierten Herstellen bis jetzt gänzlich unbekannt. Boiler handelsüblicher Maschinen werden meist aus Stahl gefertigt und sind im Gehäuse der jeweiligen Maschine versteckt.

Bei einem Boiler aus Borosilikat-Glas kann der Nutzer, sofern die freie Einsehbarkeit des Boilers gewährleistet ist, den Erhitzungsvorgang des Wassers von Anfang bis Ende miterleben. Das Sprudeln des Wassers während des Betriebs des Boilers sehen zu können ist eine absolute Neuheit, die in Kombination mit der Ästhetik und den Materialeigenschaften des Borosilikat-Glases seinesgleichen sucht.

Erste Versuche mit einem behelfsmäßigen Versuchsaufbau zeigten, dass Borosilikat-Glas in der Realität tatsächlich als Material für den Boiler geeignet ist und mehrere Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Stahl mit sich bringt.

Daraufhin wurde beschlossen, das Konzept des Borosilikat-Glasboilers weiterzuverfolgen und ein Entwicklungsprojekt für eine eigene Siebträger-Espressomaschine zu starten, die mithilfe studentischer Projekt- und Abschlussarbeiten an der Fakultät 03 der Hochschule München konzipiert werden soll.

In den letzten drei Jahren arbeiteten mehrere studentische Projektgruppen an der Thematik, sodass mittlerweile eine große Menge an Dokumenten und Versuchsergebnissen vorhanden ist.

= Dokumente und Arbeiten =
* [[:Datei:20220112_Entwicklung_einer_Siebträger-Espressomaschinemit_Borosilikat-Glasboiler.pptx|Projektpräsentation Stand Januar 2022]]
* Wintersemester 2018/2019: [[Abschlussarbeit Tritschler]]
* Wintersemester 2019/2020: [[Versuche Glasboiler 2020|Projektarbeit Florian Fritz, Sebastian O'Reilly, Tim Kittelmann, Johannes Kastner]]
* Sommersemester 2020: [[Konstruktion Labormaschine 2020|Projektarbeit Tobias Blädel, Til Ahlgrim, Lukas Ankner, Yasin Bolat, Fabian Weber, Florian Michal (Abschnitt 2.1 und 5.2)]]
* Wintersemester 2021/2022: [[Abschlussarbeit Isabell Nuissl 2021|Abschlussarbeit Isabell Nuißl]]
* Felix Kistler, [[Business Case Glasboilermaschine 2022|Business Case Glasboiler-Maschine]], Stand 01.02.2022
* Sommersemester 2022: [[Projektarbeit Mustafa Inaltekin, Luca Simon Kurbjuweit]]
* Sommersemester 2022: [[Abschlussarbeit Erik Reitsam]]
* Sommersemester 2022: [[Design MMM Style "on Table", Forschungsmaster, Felix Kistler]]
* Sommersemester 2022: [[Projektarbeit Felix Kistler]]
* Wintersemester 2022/23: [[Projektarbeit Martin Aspacher, Michael Albrecht, Stefanie Diener]]
* Wintersemester 2023/24: [[Projektarbeit Thomas Neumeier, Edmond Sogor, Florian Wörle|Prototypenbau 1-Zylinder Glasboilermaschine]]
* Wintersemester 2023/24: [[Abschlussarbeit Felix Kistler|Entwicklung 2-Zylinder Glasboilermaschine]]
* Sommersemester 2024: [[Projektarbeit Florian Buchholz, Felix Forster, Michael Richter, Ferdinand Harbauer|Weiterführung Prototypenbau 1-Zylinder Glasboilermaschine]]
* Sommersemester 2024: [[Projektarbeit Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner|Entwicklung von Sensoren und Aktoren]]
* Sommersemester 2024: [[Projektarbeit Vivien Denise Hoffmann, Aurelia Zerle, David Kamm|Detailkonstruktionen]]

= ToDo-Listen Glasboilermaschinen - MMM Style =
== Status ==
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätigt 

== ToDo-Liste 1 Zylinder ==
{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Priorität !! Status !! WV
|-
| Technische Planung || [http://www.institut-fuer-kaffeetechnologie.de/Intern/index.php?title=Teilenummern_1_Zylinder_Glasboilermaschine Teilenummern 1 Zylinder Glasboilermaschine] || alle || 1 || 90 || laufend
|-
| Konstruktion || [[Style-Global:Verspanndeckel|Verspanndeckel]] || || 1 || 70 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-Global:Tank|Tank]] || || 1 || 70 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-1-Zylinder:Abtropfwanne|Abtropfwanne]] || || 1 || 10 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-1-Zylinder:Abtropfblech|Abtropfblech]] || || 1 || 10 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-Global:Brühturm|Brühturm]] || || 1 || 90 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-Global:freitragende Brühgruppe|freitragende Brühgruppe]] || || 1 || 90 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-Global:Brühgruppenabdeckung|Brühgruppenabdeckung]] || Vivien Hoffmann||1 || 30 ||30.05.2024
|-
| Konstruktion || [[Style-Global:Vertikalhebel|Vertikalhebel]] || David Kamm||1 || 30 ||30.05.2024
|-
| Konstruktion || [[Style-Global:Dampflanze|Dampflanze]] || || 1 || 10 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-Global:Teewasserlanze|Teewasserlanze]] || || 1 || 10 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-Global:Glasboiler|Glasboiler]] || || 1 || 90 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-Global:Isolierung|Isolierung zwischen den Zylindern]] || || 1 || 10 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-1-Zylinder:Unterbau|Unterbau]] || || 1 || 90 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-1-Zylinder:Bodenplatte|Bodenplatte]] || || 1 || 90 ||
|-
| Konstruktion || [[Konstruktionsanpassungen der Brühgruppe|Konstruktionsanpassungen der Brühgruppe (labortechnische Espressomaschine)]] || || 1 || 90 ||
|-
| Konstruktion || [[Style-1-Zylinder:Konstruktionsänderungen|Konstruktionsänderungen und Festigkeitsnachweise]] || || 1 || 30 ||
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Teilemanagement|Teilemanagement]] || || 1 || 30 ||
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Glasboiler|Glasboiler]] || || 1 || 70 ||
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Verrohrung und Verkabelung Boilergruppe|Unterbau Verkabelung]] || Ferdinand Harbauer|| 1 || 10 ||20.06.2024
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Tanks|Tanks]] || || 1 || 30 ||
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Lanzen|Lanzen]] || || 1 || 10 ||
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Inbetriebnahme Unterbau|Unterbau Verrohrung]] || Michael Richter|| 1 || 30 ||20.06.2024
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Abtropfbereich|Abtropfbereich]] || Projektgruppe|| 1 || 10 ||
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Brühturm|Brühturm]] || Ferdinand Harbauer|| 1 || 30 ||18.07.2024
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Mechatronik|Sensoren/Aktoren (Mechatronik)]] || || 1 || 10 ||
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Elektronik|Elektronik, Netzteil, NOT-AUS]] || Ferdinand Harbauer|| 1 || 10 ||05.06.2024
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Software|Software]] || Florian Buchholz|| 1 || 30 ||05.06.2024
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Dichtheit|Dichtheitsprüfung]] || Florian Buchholz, Felix Forster|| 1 || 30 ||05.06.2024
|-
| Inbetriebnahme || [[Style-1-Zylinder:Funktionstest|Funktionstest]] || Ferdinand Harbauer|| 1 || 10 ||20.06.2024
|-
|Inbetriebnahme
|[[Erstellung einer gesamthaften Montageanleitung]]
|Felix Forster
|1
|30
|20.06.2024
|-
| Sensoren und Aktoren || [[Alternative Drucksensoren|Alternative Sensoren]] || || || 100 ||
|-
| Sensoren und Aktoren || [[AVS Römer SmartFlow Außenzahnradpumpe]] || || || 10 ||
|-
| Sensoren und Aktoren || [[Sensorkonstruktion|Konstruktion Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil]] || Amir Braun|| 1|| 30 ||22.05.2024
|-
| Sensoren und Aktoren || [[Prüfprozesse|Prüfprozesse für Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil]] || Ze Lee|| 1|| 30 ||05.06.2024
|-
| ZB|| [[Hydraulikplan Style und Labor]] || Armin Rohnen ||1 || 90 ||
|-
| ZB|| [http://www.institut-fuer-kaffeetechnologie.de/Intern/index.php?title=Die_Glasboilermaschine_-_Style#Armin_Rohnen%2C_04.04.2022 CAD-Daten MMM Style 1-Zylinder] || || || ||
|-
| ZB|| [http://www.institut-fuer-kaffeetechnologie.de/Intern/index.php?title=Montageanleitun(en)_1_Zylinder_Glasboilermaschine Montageanleitung(en) MMM Style 1-Zylinder] || || || ||
|}

== ToDo-Liste 2 Zylinder ==
{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Priorität !! Status !! WV
|-
| ZB|| [[Hydraulikplan Style 2-Zylinder]] || ||1 || 100 ||
|-
| Technische Planung || [http://www.institut-fuer-kaffeetechnologie.de/Intern/index.php?title=Teilenummern_2_Zylinder_Glasboilermaschine Teilenummern 2 Zylinder Glasboilermaschine] || alle || 1 || 90 || laufend
|-
|Technische Planung
|[[Maschinenkonzept 2-Zylinder]]
|
|1
|100
|
|-
|Konstruktion
|[[Style-Global:Glasboiler|Glasboiler]]
|Felix Kistler
|1
|90
|
|-
|Konstruktion
|[[Style-Global:Tank|Tank]]
|Felix Kistler
|1
|90
|
|-
|Konstruktion
|[[Style-2-Zylinder:Brühturm|Brühturm]]
|Felix Kistler
|1
|90
|
|-
|Konstruktion
|[[Style-2-Zylinder:Abtropfwanne|Abtropfwanne]]
|Felix Kistler
|1
|90
|
|-
|Konstruktion
|[[Style-2-Zylinder:Lanzen|Lanzen]]
|Felix Kistler
|1
|90
|
|-
|Konstruktion
|[[Style-2-Zylinder:Unterbau|Unterbau]]
|Felix Kistler
|1
|90
|
|-
|Konstruktion
|[[Style-2-Zylinder:Bodenplatte|Bodenplatte]]
|Felix Kistler
|1
|90
|
|-
|Technische Planung
|[[Style-2-Zylinder:Kostenkalkulation und Kostenoptimierung|Kostenkalkulation und Kostenoptimierung]]
|Felix Kistler
|1
|50
|
|}

Pumpenprüfstand

2024-05-28T20:21:50Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || Leonhard Schöner|| 10 || 05.06.2024
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
|-
| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || Leonhard Schöner || 50 || 05.06.2024
|-
| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
|-
| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|-
| 14 || Software || [[Anbindung Prüflinge]] || Leonhard Schöner|| 50 || 05.06.2024
|}

Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe

2024-05-26T12:08:44Z

Leonhard Schöner: /* Armin Rohnen, 15.02.2024 */

= Armin Rohnen, 15.02.2024 =
Im ursprünglich geplanten Systemaufbau des Pumpenprüfstands ist vorgesehen, dass zwischen Pumpenantrieb und Pumpe eine Drehmomentmessung und die Drehzahlerfassung möglich ist. Dies bedingt, dass die Pumpe nicht direkt mit dem Antrieb gekoppelt werden kann. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die verwendeten Drehschieberpumpen offensichtlich die Wellenlagerung des Antriebs benötigen. Durch die antriebsseitig fehlende Lagerung verschleißen die Drehschieberpumpen vorzeitig und es wird graphithaltiger Staub in den Wasserkreislauf eingebracht.

Zur Behebung des Problems wurde entschieden eine AVS Römer Außenzahnradpumpe zu verwenden. Der Umbau auf die AVS Römer Pumpe dient gleichzeitig der Erprobung dieser Pumpe.

Der Umbau hat Auswirkungen auf die MATLAB®-GUI. Das Ein-/Aus-Schalten des 24V-Netzteils entfällt dafür muss eine Steuerspannung 0 bis 5 V als Pumpenstellwert generiert werden. Ebenso wird eine Korrektur der Pläne erforderlich.

= Leonhard Schöner 26.05.2024 =

Änderungsumfang Prüstandssoftware

Entfernung des An/Aus-Buttons:

Der Button für An-/Ausschalten der Pumpe aus dem „BEDIENUNG“-Tab in der GUI-Oberfläche muss entfernt werden, ebenso wie die zugehörigen Callback-Funktionen und Logik aus dem Code.

Integration eines Drehzahlsollwert-Sliders:

Statt dem Button und der manuellen Einstellung der Pumpendrehzahl bei der alten Pumpe, wird für die neue Pumpe ein Slider hinzugefügt, der den Drehzahlsollwert repräsentiert. Entsprechend der Angabe im Datenblatt der Pumpe, liegen die Werte, die eingestellt werden können im Bereich 940…4000 1/min oder „Aus“. Dabei entspricht „Aus“ einem Steuersignal < 0,5 V.

Der Programmcode der bisherigen Pumpeneinschaltung muss entfernt werden. Hierbei ist zu beachten, dass der Status der Pumpe von den Funktionen Datenverarbeitung im case 8 Füllstand, ausgelesen und verändert wird. Das muss an die neue Pumpensteuerung angepasst werden. Auch beim Button PumpeOFFandRESETButton, welcher beeinhaltet, dass die Pumpe ausgeschaltet wird, muss der Code an die neue Pumpensteuerung angepasst werden.
Beim Slider wird der einstellbare Wert zwischen 0…4000 festgelegt, alle Werte, die unter 940 liegen, werden in dem hinterlegten Code auf 0 gesetzt.

Die Ausgangsspannung des DAC ist undefiniert und beträgt mehr als 5 V, daher muss sie geregelt werden. Um die Spannung zu messen, muss bei der NI-Messkarte ein weiterer Messkanal eingeführt werden. Dazu bedarf es Änderungen am NI-Setup und in der Funktion Datenverarbeitung. Die Datenmatrix erweitert sich dadurch um eine Spalte.
Die bisherige Initialisierung der Hardware-Komponenten wird entsprechend der Multi-MCU Initialisierung nach der vorliegenden Kaffeemaschinen-GUI angepasst. Darin wird der vorliegende Code der Initialisierung, der im Callback des Buttons „ConnectNIButton“ hinterlegt ist, übernommen und angepasst.
Ein neuer Kanal ai8 (das entspricht dem 9. Messkanal, da bei ai0 begonnen wird) wird hinzugefügt, in diesem wird die Spannung des DAC gemessen.

In der Funktion Datenverarbeitung wird in der for-Schleife die Zahl der Durchläufe um 1 erhöht und ein case 9 hinzugefügt in dem der Spannungswert des DAC eingelesen werden. Der Wert den die Messkarte ausgibt, liegt bereits als Spannungswert vor und muss deshalb nicht umgewandelt werden. Eine Entsprechende Variable, in der die Spannungswerte gespeichert werden, muss angelegt werden.

Der Spannungswert des DACs wird verwendet, um einen Umrechnungsfaktor zu bestimmen, der einen abgesicherten Initialwert hat. Dieser wird fortlaufend durch die Datenerfassung angepasst.

Im Anzeigebereich der Kontrollwerte wird der Eintrag „Wellendrehzahl“ durch „Pumpendrehzahl ersetzt und der Momentane Stellwert für die Pumpendrehzahl in 1/min ausgegeben.
Die Messung der Drehzahl entfällt bei der neuen Pumpe und daher wird der zugehörige Code gelöscht.

Anbindung Prüflinge

2024-05-26T12:04:16Z

Leonhard Schöner: Die Seite wurde neu angelegt: „<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag> hochkant=2.5 = Leonhard Schöner, 26.05.2024 = Vorgehensweise Anschluss Prüflinge Die entwickelten Sensoren müssen an dem Pumpenprüfstand getestet werden, dabei müssen die ermittelten Werte der Prüflinge mit den Parametern des Pumpenprüfstands abgeglichen werden. Dabei soll…“

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

= Leonhard Schöner, 26.05.2024 =

Vorgehensweise Anschluss Prüflinge

Die entwickelten Sensoren müssen an dem Pumpenprüfstand getestet werden, dabei müssen die ermittelten Werte der Prüflinge mit den Parametern des Pumpenprüfstands abgeglichen werden. Dabei soll für die Prüflinge so wenig wie möglich an der MATLAB®-GUI verändert werden. Das begründet sich dadurch, dass bei jedem Eingriff in den Prüfstands-Code die Gefahr besteht, dass Fehler entstehen und die Funktionalität der GUI beeinträchtigt werden kann. Der Pumpenprüfstand muss auch bedienbar sein ohne, dass ein Prüfling angeschlossen ist.

Initialisierung:

In der Initialisierungsroutine, wird als erstes die NI-Messkarte konfiguriert, damit wird diese nicht in der Liste der nichtverbundenen USB-Ports auftauchen. Der Pumpenprüfstand hat in Zukunft zwei MCUs mit eindeutigen Kennungen. Für eine MCU, welche nicht eine der beiden gültigen Kennungen zurückgibt, wird die Verbindung wieder aufgehoben.
Am Ende der Initialisierung der Prüfstands MCUs wird ein externes MATLAB®-Skript aufgerufen. Dies liegt als funktionslose Hülse immer vor und wird im Falle einer weiteren MCU gegen das bzw. die Skripte ausgetauscht, welche für die Initialisierung der zusätzlichen MCU(s) erforderlich sind. Die externe Funktion bekommt die Gesamte Datenstruktur der APP übermittelt.

Datenerfassung:

An der Stelle der bisherigen Datenerfassung für die Temperatursensorkalibrierung und für die Drucksensorkalibrierung werden ebenfalls Funktionsaufrufe für externe MATLAB®-Funktionen eingefügt. Diese liegen als funktionslose Hülsen immer vor und werden im Falle der erforderlichen Datenerfassung gegen Skripte mit der entsprechenden Funktionalität ausgetauscht. Die Skripte müssen so gestaltet sein, dass bereits erfasste Daten bei einer Prüfstandsstörung nicht verloren gehen.

Pumpenprüfstand

2024-05-26T11:59:19Z

Leonhard Schöner:

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || Leonhard Schöner|| 10 ||
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
|-
| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || Leonhard Schöner || 50 || 05.06.2024
|-
| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
|-
| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|-
| 14 || Software || [[Anbindung Prüflinge]] || Leonhard Schöner|| 50 || 05.06.2024
|}

Projektrücksprache 22.05.2024

2024-05-24T15:57:35Z

Leonhard Schöner:

=Besprechungsprotokoll=

Ort: Hochschule München

Datum: 22.05.2024

Teilnehmer: Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner, LbA Rohnen

Moderator: Amir Braun

Protokollant: Leonhard Schöner

= Top 1) Genehmigung Protokoll letzter Rücksprache =
Das Besprechungsprotokoll der Projektrücksprache vom 08.05.2024 wurde genehmigt.

= Top 2) AVS Römer SmartFlow Außenzahnradpumpe =
Es wurde betont, dass ein Konzept benötigt wird, um die GUI zu ändern und zum jetzigen Stand noch kein konkreter Code abgegeben werden soll. Generell ist es sinnvoller übersichtlich zu umschreiben, was in den kommenden Codeänderungenn konkret geändert wird. Die Pumpenprüfstands-GUI, ist für die Funktion des Pumpenprüfstands essenziell und daher dürfen durch die durchzuführenden Änderungen keine Einschränkungen in der Bedienbarkeit des Prüfstands entstehen. Nach jetzigem Stand muss erst der Änderungsumfang schlüssig dargestellt werden und der zuständige Projektteilnehmer Leonhard Schöner wird auch noch nicht in der Lage sein, sinnvoll Änderungen an der Prüfstands-GUI durchzuführen. Daher ist es zum jetzigen Zeitpunkt nicht sinnvoll mit dem Austausch der Pumpe zu beginnen. Es wurde vereinbart, das am nächsten Tag (Donnerstag, 23.05.2024) die Reaktionszeit des Prototypens für den Temperatursensor über die NI-Messkarte gemessen und ausgewertet werden soll.
Des Weiteren wurde diskutiert, dass der jetzige Code des Pumpenprüfstands Teile enthält welche die Prüflinge betreffen. Dieser muss gelöscht und der Abgleich der Kalibrierwerte in externe MATLAB®-Funktionen ausgelagert werden. Das hat den Hintergrund, das für die Anbindung der Prüflinge nichts an dem Code der Pumpenprüfstands-GUI verändert werden soll um dessen Funktionsfähigkeit nicht zu gefährden.

= Top 3) Konstruktion Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil =
Die Das Fertigungskonzept, nach welchem der PFA-Schlauch erhitzt wird und dann die Messinghülse für den Temperatursensor eingeführt wird wurde besprochen. Bei Tests hatte sich herausgestellt, dass es funktioniert, eine Heizpistole auf 600° C einzustellen und den Schlauch ca. 15 s zu erhitzen. Die genaue Temperatur, die auf den Schlauch einwirkt müsste noch ermittelt werden. Problem bei diesem Konzept ist es, dass die Hülse einen definierten Abstand zum PFA-Rohr benötigt und der PFA-Schlauch heiß gehandelt werden müsste, was eine metallische Fertigungshilfe bedeuten würde. Außerdem wird in der späteren Serienproduktion ein abgesicherter Fertigungsprozess benötigt und daher ist der Ansatz mit dem Aufwärmen des PFA-Rohrs wahrscheinlich ein kritischer Prozess. Einfacher wäre es vermutlich die Hülsen einzukleben, dafür müsste man allerdings die Konstruktion der Hülsen ändern. Am wichtigsten ist es allerdings, die Schnelligkeit der Hülsen auf Temperaturänderungen zu testen, um eine Entscheidung zu fällen, ob das Konzept für den Temperatursensor so überhaupt weiterverfolgt werden kann.
Den Drucksensor betreffend wurde diskutiert, woher die aktuelle Druckbehälterverordnung zu beschaffen wäre. Es wurde darauf hingewiesen, dass in der Bibliothek ein AD-Regelwerk vorhanden ist, auf welches die Druckbehälterverordnung verweist. Es muss recherchiert werden, ob die in der Bibliothek vorliegenden AD-Blätter gültig sind.
Beim Dosierventil wurde besprochen, ob sich der Bauraum verkleinern lassen könnte. Es wurde vorgestellt, das dies möglich wäre, allerdings nur wenn man eine eigene Wellenkupplung konstruieren würde. Es wurde festgehalten, dass dieses Konzept in einem Rücksprachetermin besprochen wird.
Außerdem wurde angemerkt, dass sich die Kommunikation über E-Mail mit dem Stückweise erweitern von Dokumenten nicht sonderlich zielführend ist.

= Top 4) Prüfprozesse für Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil =
Es wurde festgehalten, dass die Sprungantwort des Temperatursensors getestet werden muss. Hierzu muss die NI-Messkarte konfiguriert werden und anschließend Messungen durchgeführt werden, in denen der Sensor schlagartig einer anderen Temperatur ausgesetzt wird. Die Aufgezeichneten Messwerte, werden dann ausgewertet und die t65-Zeit bestimmt. Voraussetzung für die Weiterverfolgung des Konzepts für den Temperatursensor ist es, dass die Reaktionsdauer des selbst entwickelten Sensors in etwa an die Reaktionszeit des AVS-Römer Temperatursensors heranreicht. Diese beträgt laut Datenblatt < 2 s.

= Top 5) Blick in den Projektplan =
Es wurde festgestellt, dass der Projektplan mit den eingetragenen Zeiten so nicht stimmt und die Zeiten mit den entstandenen Verzögerungen aktualisiert werden müssen. Auch wurde angemerkt, dass es sich bei diesem Termin um den Termin „Projektmitte“ handelt und demnach ein Statusbericht erstellt werden sollte.

Projektrücksprache 22.05.2024

2024-05-24T15:56:46Z

Leonhard Schöner: Die Seite wurde neu angelegt: „=Besprechungsprotokoll= Ort: Hochschule München Ort: Hochschule München Datum: 22.05.2024 Teilnehmer: Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner, LbA Rohnen Moderator: Amir Braun Protokollant: Leonhard Schöner = Top 1) Genehmigung Protokoll letzter Rücksprache = Das Besprechungsprotokoll der Projektrücksprache vom 08.05.2024 wurde genehmigt. = Top 2) AVS Römer SmartFlow Außenzahnradpumpe = Es wurde betont, dass ein Konzept benötigt wird, um…“

=Besprechungsprotokoll=
Ort: Hochschule München

Ort: Hochschule München

Datum: 22.05.2024

Teilnehmer: Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner, LbA Rohnen

Moderator: Amir Braun

Protokollant: Leonhard Schöner

= Top 1) Genehmigung Protokoll letzter Rücksprache =
Das Besprechungsprotokoll der Projektrücksprache vom 08.05.2024 wurde genehmigt.

= Top 2) AVS Römer SmartFlow Außenzahnradpumpe =
Es wurde betont, dass ein Konzept benötigt wird, um die GUI zu ändern und zum jetzigen Stand noch kein konkreter Code abgegeben werden soll. Generell ist es sinnvoller übersichtlich zu umschreiben, was in den kommenden Codeänderungenn konkret geändert wird. Die Pumpenprüfstands-GUI, ist für die Funktion des Pumpenprüfstands essenziell und daher dürfen durch die durchzuführenden Änderungen keine Einschränkungen in der Bedienbarkeit des Prüfstands entstehen. Nach jetzigem Stand muss erst der Änderungsumfang schlüssig dargestellt werden und der zuständige Projektteilnehmer Leonhard Schöner wird auch noch nicht in der Lage sein, sinnvoll Änderungen an der Prüfstands-GUI durchzuführen. Daher ist es zum jetzigen Zeitpunkt nicht sinnvoll mit dem Austausch der Pumpe zu beginnen. Es wurde vereinbart, das am nächsten Tag (Donnerstag, 23.05.2024) die Reaktionszeit des Prototypens für den Temperatursensor über die NI-Messkarte gemessen und ausgewertet werden soll.
Des Weiteren wurde diskutiert, dass der jetzige Code des Pumpenprüfstands Teile enthält welche die Prüflinge betreffen. Dieser muss gelöscht und der Abgleich der Kalibrierwerte in externe MATLAB®-Funktionen ausgelagert werden. Das hat den Hintergrund, das für die Anbindung der Prüflinge nichts an dem Code der Pumpenprüfstands-GUI verändert werden soll um dessen Funktionsfähigkeit nicht zu gefährden.

= Top 3) Konstruktion Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil =
Die Das Fertigungskonzept, nach welchem der PFA-Schlauch erhitzt wird und dann die Messinghülse für den Temperatursensor eingeführt wird wurde besprochen. Bei Tests hatte sich herausgestellt, dass es funktioniert, eine Heizpistole auf 600° C einzustellen und den Schlauch ca. 15 s zu erhitzen. Die genaue Temperatur, die auf den Schlauch einwirkt müsste noch ermittelt werden. Problem bei diesem Konzept ist es, dass die Hülse einen definierten Abstand zum PFA-Rohr benötigt und der PFA-Schlauch heiß gehandelt werden müsste, was eine metallische Fertigungshilfe bedeuten würde. Außerdem wird in der späteren Serienproduktion ein abgesicherter Fertigungsprozess benötigt und daher ist der Ansatz mit dem Aufwärmen des PFA-Rohrs wahrscheinlich ein kritischer Prozess. Einfacher wäre es vermutlich die Hülsen einzukleben, dafür müsste man allerdings die Konstruktion der Hülsen ändern. Am wichtigsten ist es allerdings, die Schnelligkeit der Hülsen auf Temperaturänderungen zu testen, um eine Entscheidung zu fällen, ob das Konzept für den Temperatursensor so überhaupt weiterverfolgt werden kann.
Den Drucksensor betreffend wurde diskutiert, woher die aktuelle Druckbehälterverordnung zu beschaffen wäre. Es wurde darauf hingewiesen, dass in der Bibliothek ein AD-Regelwerk vorhanden ist, auf welches die Druckbehälterverordnung verweist. Es muss recherchiert werden, ob die in der Bibliothek vorliegenden AD-Blätter gültig sind.
Beim Dosierventil wurde besprochen, ob sich der Bauraum verkleinern lassen könnte. Es wurde vorgestellt, das dies möglich wäre, allerdings nur wenn man eine eigene Wellenkupplung konstruieren würde. Es wurde festgehalten, dass dieses Konzept in einem Rücksprachetermin besprochen wird.
Außerdem wurde angemerkt, dass sich die Kommunikation über E-Mail mit dem Stückweise erweitern von Dokumenten nicht sonderlich zielführend ist.

= Top 4) Prüfprozesse für Temperatursensor, Drucksensor und Dosierventil =
Es wurde festgehalten, dass die Sprungantwort des Temperatursensors getestet werden muss. Hierzu muss die NI-Messkarte konfiguriert werden und anschließend Messungen durchgeführt werden, in denen der Sensor schlagartig einer anderen Temperatur ausgesetzt wird. Die Aufgezeichneten Messwerte, werden dann ausgewertet und die t65-Zeit bestimmt. Voraussetzung für die Weiterverfolgung des Konzepts für den Temperatursensor ist es, dass die Reaktionsdauer des selbst entwickelten Sensors in etwa an die Reaktionszeit des AVS-Römer Temperatursensors heranreicht. Diese beträgt laut Datenblatt < 2 s.

= Top 5) Blick in den Projektplan =
Es wurde festgestellt, dass der Projektplan mit den eingetragenen Zeiten so nicht stimmt und die Zeiten mit den entstandenen Verzögerungen aktualisiert werden müssen. Auch wurde angemerkt, dass es sich bei diesem Termin um den Termin „Projektmitte“ handelt und demnach ein Statusbericht erstellt werden sollte.

Pumpenprüfstand

2024-05-22T08:13:10Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || || 10 ||
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
|-
| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || Leonhard Schöner || 50 || 05.06.2024 ||
|-
| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
|-
| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|}

Pumpenprüfstand

2024-05-22T08:12:28Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || || 10 ||
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
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| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
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| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || || 50 || 05.06.2024 ||
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| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
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| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|}

Pumpenprüfstand

2024-05-22T08:08:19Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || || 10 ||
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| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
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| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
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| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
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| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || || 50 | 05.06.2024
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| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
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| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
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| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
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| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
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| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
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| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|}

Pumpenprüfstand

2024-05-22T08:07:58Z

Leonhard Schöner: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
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! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || || 10 ||
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| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
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| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
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| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
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| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || || 50 | 05.06.2024 |
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| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
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| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
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| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|}

MATLAB® GUI

2024-05-22T08:04:14Z

Leonhard Schöner:

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

== Patricia Viebke, 06.09.2023 - Finaler Stand GUI ==
Die GUI hat einige Updates bekommen, wodurch die Finalisierung durchgeführt werden konnte. Die Benutzeroberfläche lässt sich weiterhin in die drei Hauptbereiche "Prüfstandsüberwachung", "Pico Ausgabe" und die interaktive Nutzung für den User einteilen mit einer TabGroup.

=== Prüfstandsüberwachung ===
Die Prüfstandsüberwachung zeigt neben dem qualitativen Boilerfüllstand die physikalischen Messwerte des Prüfstands an, um die Parameter auf einen Blick kontrollieren zu können. Für die Überwachung des Drehmoments wurde beschlossen, dass dieser vorerst nicht benötigt wird. Der Sensor mit der zugehörigen Signalaufbereitung und Anzeige in der Prüfstandsüberwachung werden entfernt. Die Prüfstandsüberwachung wurde erweitert durch die Anzeige der aktuellen Stepperposition und der prozentualen Leistung des Heizelements.

=== Startseite ===
Die Startseite dient zum Verbinden der benötigten Geräte. Für die Aufnahme der Messwerte wird eine NI-Karte benötigt, während der Prüfstand über einen Raspberry Pico gesteuert wird. Für einen erhöhten Userkomfort wurden unter den jewiligen Connect-Buttons ein Label mit blauer Schrift hinzugefügt. Bei Betätigen des NI Connect-Buttons wird der Button erst bei erfolgreicher Verbindung deaktiviert. Um zu Erkennen, ob der Verbindungsaufbau angefangen hat oder nicht, wird in blauer Schrift "''Verbindung wird hergestellt...''" angezeigt. Wird der Button zweimal gedrückt, so erscheint eine Fehlermeldung, dass das NI-Objekt bereits vorhanden ist.

Bei der Verbindung mit dem Raspberry Pico ist wird im ersten Schritt der Serialport angelegt. Im nächsten Schritt wird die Initialisierung des Schrittmotors durchgeführt. Hierfür wird der Schrittmotor um 1000 Halbschritte geschlossen und anschließend um 560 Halbschritte geöffnet. Hierdurch ist der Ausgangspunkt für den Schrittmotor klar definiert und die angesteuerten Schritte können gezählt werden. Bei der Verbindung mit dem Pico ist aufgefallen, dass dieser nach dem Erstellen etwas Zeit benötigt (1 bis 2 Sekunden) um den Vorgang korrekt durchzuführen. Bei erfolgreicher Verbindung und Initialisierung erscheint in der Pico Ausgabe der Befehl 'connected'.
[[Datei:2023Sep06 KalibrierungGUI.png|mini|Übersicht GUI Tab für die Kalibrierung]]

=== Bedienung ===
Die Bedienung des Prüfstands wird unterteilt in automatisierte und manuelle Vorgänge. Bei den automatisierten Vorgängen werden lediglich die Magnetventile geschalten, die Pumpe wird vom Benutzer zusätzlich gestartet. Zu den bereits vorhanden Vorgängen "Befüllen", "Entleeren" und "Entlüften" wird die Funktion "Frischwasser zirkulieren" hinzugefügt. Bei dieser Funktion wird das System gleichzeitig mit frischem kalkfreiem Wasser befüllt, während das bestehende Wasser entleert wird. Die Funktion wurde entwickelt, um nach einer Temperaturkalibrierung das Wasser abzukühlen. Alle Funktionen müssen selbstständig über den RESET-Button deaktiviert werden. Hier werden die Magnetventile auf den Ausgangszustand geschalten. Lediglich die Funktion zur Boilerbefüllung schaltet die Pumpe bei Erreichen des Füllstands automatisch aus, um ein Überlaufen im Boiler zu verhindern.

Bei Benutzung der Funktionen ist die PIco Ausgabe zu überprüfen. Es müssen immer 5 Ventile angezeigt werden. Beim RESET-Button werden die Magnetventile über ein Python Skript auf dem Raspberry Pico zurückgesetzt und das Codewort 'reseted' erscheint.

=== Kalibrierung ===
Der dritte Tab der GUI umfasst die Interaktion des Benutzers für die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren. Hier ist über eine ButtonGrouop auszuwählen, um welche Art von Kalibrierung es sich handelt. Es gibt Beschränkungen, um Schäden an den Komponenten zu vermeiden. Liegt die Temperatur über 30 °C, so kann keine Druckkalibrierung durchgeführt werden. Weiter muss für eine Temperaturkalibrierung der Druck unter 1 bar liegen.
[[Datei:2023Sep06 Kalibriervorgang Temperatur.png|mini|Temperaturregelung von Raumtemperatur bis 55 °C]]
Bevor die Kalibrierung gestartet werden kann, muss ein Zielwert und die Anzahl der Kontrollpunkte angegeben werden. Für Drucksensoren beträgt das Maximum 12 bar, bei Temperatursensoren betägt das Maximum 105 °C. Die Anzahl der Kontrollpunkte muss sinnvoll gewählt werden.

Um nicht zwischen Tabs hin- und herspringen zu müssen, wird hier über den Button die Pumpe eingeschalten. Hier muss der Benutzer über das Drehrad am 24V-Leistungsnetzteil die gewünschte Drehzahl einstellen. Anschließend kann der Kalibriervorgang gestartet werden. Nachdem die entsprechende Funktion das erste Mal durchgelaufen ist (druckregelung oder temp_regelung), werden die Kontrollpunkte und der nächste zu erreichende Kontrollwert angezeigt. Ein Counterlabel und der Error werden angezeigt, um den Prozess zu überwachen. Ein stabiler Messpunkt ist erreicht, wenn eine Meldung erscheint. Hier kann z.B. mit einem externen Messsystem Messwerte aufgezeichnet werden. Zusätzlich bietet die GUI eine Möglichkeit die Messwerte des Kalibriervorgangs zu speichern. Hier werden zur Überprüfungszwecke bei der Temperaturregeleung die Heizleistung und die Kontrolltemperatur in Variablen in den MATLAB Workspace importiert. Von dort aus kann der Kalibrierprozess graphisch dargestellt werden.

== Patricia Viebke, 27.04.2023 ==
[[Datei:20230427 StartseiteGUI PV.jpg|mini|Startseite der GUI]]
Es wird eine neue Benutzeroberfläche in MATLAB® für die Bedienung und Überwachung des Pumpenprüfstands programmiert.

Die GUI wird in drei Bereiche unterteilt. Der obere Bereich stellt die Prüfstandsüberwachung dar. Hier werden nach erfolgreicher Verbindung mit der NI-Messkarte 9220 die Messwerte der verwendeten Sensoren angezeigt. Da nur eine qualitative Anzeige des Füllstandes im Boiler möglich ist, wird diese mit einer LED in der GUI realisiert. Bei grünen Aufleuchten der LED ist ausreichend Wasser im Boiler vorhanden. Weiter wird die Durchfussrate, die Kontrolltemperatur und der Kontrolldruck des Prüfstandes überwacht. Die Welle, welche die Pumpe antreibt, wird ebenfalls durch zwei Sensoren überwacht. Für die Welle ist die Überwachung der Drehzahl und des Drehmoments geplant. Da der Drehmomentsensor defekt ist, kann hier aktuell kein Messwert angezeigt werden.

Im zweiten Bereich ist eine Tab-Group vorzufinden, über welche der Benutzer den Prüfstand bedienen kann. In der nebenstehenden Abbildung ist der Tab Startseite ausgewählt, wo der Benutzer die Verbindung mit den Geräten herstellen kann. Für die vollständige Benutzung der GUI muss sowohl die Verbindung mit der NI-Messkarte, als auch die Verbindung mit dem Raspberry Pico hergestellt werden.

Für die korrekte Implementierung des Raspberry Picos wird der dritte Bereich in der GUI erstellt. Dieser Bereich zeigt die Ausgaben der MicroPython Skripte, die auf dem Microcontroller ausgeführt werden. Die erstellte Anzeige dient dem Nachvollziehen der Kommunikation des Microcontrollers. Die ausgeführten Befehle sind für den Benutzer sichtbar und bei unerwarteten Meldungen lassen sich schnell Fehler identifizieren lassen.

[[Datei:20230427 BedienungGUI PV.jpg|mini|Bedienung des Pumpenprüfstands]]
Mit dem zweiten Tab ist die Bedienung des Prüfstands auszuführen. Hier wird unterteilt in die Ausführung von den definierten Basisfunktionen und die manuelle Ansteuerung der einzelnen Komponenten.

Die Basisfunktionen umfassen die Boilerbefüllung, Boilerentleerung die Entlüftung für den Druckabbau. Die Basisfunktionen werden bei jeweiliger Betätigung des Buttons vorbereitet durch das Schalten der entsprechenden Magnetventile. Geschaltete Magnetventile sind an den gelben LEDs auf der linken Seite zu erkennen. Die Pumpe wird aus Sicherheitsgründen nicht selbstständig gestartet bei Betätigen einer Basisfunktionen. Diese muss manuell über den den Button 'Pumpe ON/OFF' eingeschaltet werden. Bei erneutem Betätigen der Buttons wird der Prüfstand auf den Ausgangszustand zurückgesetzt. Das heißt, alle Magnetventile sind ungeschalten.

Für die Überprüfung der einzelnen Komponenten wird ein zusätzlicher Abschnitt mit manueller Bedienung erstellt. Hier können die einzelnen Komponenten im Prüfstand angesteuert werden. Mit einem Schieberegler ist das Heizelement bedienbar. Die Zahlen auf dem Schieberegler sind prozentuelle Angaben der Heizleistung des Heizelements. In dem Ausgabefeld darunter wird der ganzzahlige Wert ausgegeben. Hier ist zu beachten, dass der Boiler ausreichend gefüllt sein muss, bevor das Heizelement betätigt wird.

Die Bedienelement in der Mitte des manuellen Panels, dienen der Ansteuerung des elektrischen Dosierventils. Mit dem Dosierventil wird der Druckaufbau im Prüfstand realisiert. Hier muss ein Wert eingetippt werden in das Feld. Mit dem Spinner kann der Wert erhöht oder verringert werden. Erst bei Betätigen des entsprechenden Buttons 'Stepper auf' oder 'Stepper zu' wird die Schrittzahl ausgeführt. Mit 'Stepper auf' wird der Druck im Prüfstand reduziert, während mit 'Stepper zu' der Druckaufbau stattfindet.

Die letzte Gruppe von Buttons dient der Überprüfung der einzelnen Magnetventile. Im Prüfstand sind fünf Magnetventile verbaut, die über die GUI geschalten werden können. Die Magnetventile können im manuellen Modus in beliebiger Konstellation geschalten werden. Die Sinnhaftigkeit der aktiven Magnetventile ist zu beachten, bevor die Pumpe gestartet wird.

Bei jedem Betätigen eines Buttons wird mindestens eine Ausgabe in den weißen Zeilen der GUI erscheinen. Da der Prüfstand durch den Raspberry Pico gesteuert wird, werden bei Betätigen der Buttons die Zeilen in der Ausgabe erscheinen.
[[Datei:20230427 KalibrierungGUI PV.jpg|mini|Kalibrierung von Sensoren]]

Der letzte Tab ist für die Kalibrierung von Sensoren geplant. Dieser ist noch in Entwicklung und daher nicht vollständig funktionsfähig. Mit dem Prüfstand ist die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren geplant. Da die Temperatursensoren nicht in Betrieb genommen werden können, aufgrund fehlender Messumformer, entfällt die weiter Entwicklung für den Kalibrierprozess dieser vorerst.

Für die Kalibrierung von Drucksensoren muss die Parametrierung des Prüfstands funktionsfähig sein. Ziel ist, über die Eingabe des Enddrucks und die Anzahl der Kontrollschritte den Druck im Prüfstand einzustellen. Hierfür bedarf es eine Druckregelung, die im Programmcode mit einem PID Regler umgesetzt wird.

Die Parametrierung des Prüfstandes funktioniert, jedoch ist diese aktuell nicht sehr präzise. Hier besteht Optimierungsbedarf bei der Präzision der PID-Regler.

= Patricia Viebke, 26.11.2022 =
Aufgrund unstrukturierter Vorarbeit bei der Programmierung einer MATLAB GUI, wurde beschlossen diese von Anfang an neu zu programmieren. Hierfür wurde eine GUI erstellt mit dem Namen "GUI_Pumpenpruefstand". Die GUI ist für die Bedienung des Pumpenprüstandes vorgesehen. Sie wird in vorerst 5 Tabs unterteilt.

== Startseite der GUI für den Pumpenprüfstand ==
Bevor die GUI gestartet wird, muss der Raspberry Pico einmal abgesteckt und erneut an den PC gesteckt werden, um erkannt zu werden. Beim Starten der GUI erscheint die Startseite. Auf der Startseite wird nach dem Namen des Prüfers gefragt. Anschließend wird über zwei Buttons die Verbindung zum Pico und zur NI-Messkarte hergestellt. Der Panel im unteren Teil der GUI soll später die Prüfstandsparameter nach erfolgreicher Verbindung der NI-Messkarte anzeigen. Der rechte Panel "Pico Ausgabe" dient zur Überwachung der Ausgabe des Microcontrollers. Hiermit wird überprüft, ob die Skripte richtig ausgeführt werden. Mit dem Button "clear commands" werden die Zeilen gelöscht.

Beim Betätigen des "Connect" Buttons für das Raspberry Pico wird folgender Code ausgeführt. 
writeline(app.pico, 'import connect'); 
writeline(app.pico, 'connect.skript()'); 

== korrekte Ausgabe bei Connect Pico ==
Mit den beiden Zeilen wird ein erst ein Skript importiert und anschließend ausgeführt. Beim Ausführen der Funktion "skript" der Datei "connect.py" wird ein print('connected') ausgegeben. Dieser Ablauf muss beim Betätigen des Connect Buttons in den weißen Zeilen des rechten Panels angezeigt werden. Für eine erfolgreiche Verbindung müssen folgende Zeilen erscheinen.

Hier ist der Verlauf sichtbar. Mit dem ersten Befehl wurde das Skript importiert und mit dem zweiten wurde es ausgeführt. Die dritte Zeile stellt die Ausgabe aus dem Python Skript dar. Die Vorgehensweise wird auch für andere Buttons analog angewendet, daher wird darauf nicht erneut eingegangen. Die Zeilen dienen erstmal nur der Überprüfung. Ob der Panel "Pico Ausgabe" beibehalten wird, wird im Laufe des Projektes entschieden.

= Tab Basisfunktionen der GUI Pumpenprüfstand =
Hier ist der zweite Tab "BASISFUNKTIONEN" abgebildet. Hier werden die einzelnen Magnetventile entsprechend geschalten. Die Basisfunktionen Befüllen, Entleeren und Entlüften sind hier vorprogrammiert und die Ventile werden entsprechend geschalten. Hierzu wurden auf dem Pico die Skripte "belueften.py", "entleeren.py" und "entlueften.py" geschrieben. Die Ausgabe erfolgt analog zum Connect Button.

Im manuellen Modus können die Ventile individuell zum Überprüfen geschalten werden. Die Lampen zeigen die jeweils geschalteten Ventile an. Diese leuchten auf, wenn ein Ventil geschalten ist. Bleibt es ungeschalten, so leuchtet die Lampe nicht. Es wurde entschieden die Pumpe nicht bei den Basisfunktionen direkt mitstarten zu lassen. Aus Gründen der Sicherheit ist es vorteilhafter die Pumpe immer manuell zu schalten.

Sowohl die Pumpe, als auch die Magnetventile werden über die SSR-Insel mit dem Pico verbunden.

Die Funktionen wurden auf einem Pico getestet, jedoch noch nicht in Verbindung mit den Magnetventilen. Dies muss im nächsten Schritt passieren.

= Armin Rohnen, 03.10.2022 =
Nachdem die Basisplatine einsatzbereit ist, müssen auf dem Raspberry Pico Python Skripte programmiert werden. Mithilfe dieser Skripte wird das Ansprechen von Elementen gewährleistet. In der bereits vorhanden MATLAB GUI müssen die Python Skripte entsprechend implementiert werden, damit die GUI voranschreitende Funktionalität erlangt und somit der Prüfstand über die GUI gesteuert wird. Ziel ist es, den Prüfstand über die MATLAB GUI bedienen zu können. Mit dem Einsatz von MATLAB und dem Raspberry Pico muss weiter eine zuverlässige Datenverarbeitung programmiert werden. Die aufgenommenen Zeilen des Raspberry Picos werden an MATLAB übergeben und müssen anschließend aufbereitet und in einem Buffer abgespeichert werden.

Ist die Programmierung vollständig, muss das System in der Lage sein, die Werte des Prüfstandes aufzunehmen und die aufgenommenen Daten weiterzuverarbeiten, um eine zuverlässige Überwachung zu bieten.

= Armin Rohnen, 22.02.2022 =
Benötigt wird die Funktionalität, wie von Semih Kum am 15.12.2021 beschreiben. Diese ist jedoch noch einmal zu überprüfen ggf. zu ergänzen.
Für die MATLAB® GUI ist zu beachten:

1.) Über die NI-Messkarte müssen die Messwerte kontinuierlich mit einer hohen Abtastrate erfasst werden. Nur so ist die Drehzahl und der Durchfluss ermittelbar und nur in dieser Art der Programmierung ist eine kontinuierliche Überwachung des Pumpenprüfstands möglich. Über einen Interrupt-Service-Request (ISR), der auf den gefüllten Messdatenpuffer reagiert, wird die Funktion "datenverarbeitung" aufgerufen. In dieser erfolgt die Übernahme der Messwerte in die GUI und die gesamte Datenverarbeitung der Messdaten von der NI-Messkarte.

2.) Die MATLAB® / MCU Schnittstelle ist in [41] beschrieben. Die MCU wird mit MicroPython betrieben, dies bedient die USB-Schnittstelle des MCU-Boards mit einer "read eval print loop" (REPL). Physikalisch ist dies eine Serielle-Schnittstelle welche Daten vom PC über eine Sendeleitung an die Empfangsleitung der MCU sendet und umgekehrt. Jede Datenzeile von der MCU wird mit dem Zeichen "CR/LF" beendet, welches als Indikator für einen ISR verwendet wird. Jede komplettierte Datenzeile im Dateneingangspuffer der USB-Schnittselle löst einen ISR aus, welcher eine Datenverarbeitungs-Funktion aufruft. In der MCU-Datenverarbeitungsfunktion erfolgt die Übernahme der Daten von der MCU (das Auslesen des Dateneingangspuffers) und die gesamte Datenverarbeitung der MCU-Daten.

Mit einem anderen Datenverarbeitungskonzept ist der betrieb des Pumpenprüfstands nicht möglich.

= Semih Kum, 31.01.2022 =
6.) Füllstandanzeige im Wasserwechsel-Panel 
Geplant war den Füllstand über eine Timerfunktion alle 0,5 s abzulesen und im jeweiligen Textfeld im Wasserwechsel-Panel anzuzeigen. Dafür wurde der Programmcode in der Funktion stm32_get hinterlegt. Doch nach mehreren Versuchen konnte dies nicht realisiert werden. Beobachtet wurde, das im MATLAB-Skript die Timerfunktion Fehler ausgibt, die auch nach erneuter Programmierung nicht beseitigt werden konnte.

= Semih Kum, 22.12.2021 =
1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect, stm32_disconnect, stm32_shutdown 
Die Schnittstellenverbindung, die zuvor auf den Raspberry Pico konfiguriert war, wurde jetzt auf die neue Basisplatine wie unter [Grundfunktion der MCU] erklärt, abgestimmt. Dabei erfolgt die Verbindung mit der Funktion stm32_connect, die Entkopplung mit stm32_disconnect und die Speicherung des Ausschaltzustandes mit stm32_shutdown.

Anhand eines Verbindungs- und Entkopplungstests wurde die Funktion dieser Programmierung sowohl im Wasserwechselmodus, als auch im Manuellen Modus überprüft und bestätigt.

2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
Die hinterlegten Callbacks auffuelen_ButtonPushed, ablassen_ButtonPushed, spuelen_ButtonPushed und STOPButtonPushed wurden jeweils mit den richtigen Codes zur Umschaltung der Ventile ergänzt. Hier ist zu erwähnen, dass alle zuvor genannten Vorgänge des Wasserwechselmodus mit 100% Pumpenleistung erfolgen. Außerdem ist auch zu beachten, dass in der aktuellen Steuerung der appoldt-PIN als Übertragung der Pumpenleistung verwendet wird. Dieser soll aber später für die Ansteuerung des Heizelements verwendet werden, wodurch die Codes wieder verändert werden müssen.

3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
Die hinterlegten Callbacks BeEntlftungsventilButtonGroupSelectionChanged, AnsaugweicheButtonGroupSelectionChanged, EntleerweicheButtonGroupSelectionChanged und StrangauswahlButtonGroupSelectionChanged wurden wie unter Punkt 2.) mit den Steuercodes für die Magnetventile ergänzt. Das Druckstrangentlüftungsventil wurde dabei außen vor gelassen, da dieser nicht an das System angeschlossen ist.

4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check 
Nach einem Umschalttest der Magnetventile in der GUI ist sofort aufgefallen, dass die Lampenfunktion unter ventil_lamps_check falsch definiert war. Deshalb wurde der Programmcode angepasst und ihre Funktion erneut geprüft und bestätigt.

5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
Zur Einstellung der oben genannten Kenngrößen sind im Manuellen Modus Spinner vorhanden, mit denen Werte zwischen 0...100% übertragen werden können. Diese Spinner wurden mit den jeweiligen Programmbefehlen und den Umrechnungsformeln ergänzt. Der Test dieser Übertragung ist noch ausstehend. Im Fall der Motorleistung ist wurde kein Callback erstellt, da die DC-Antriebe vorerst über eine separates Netzteil gespeist werden.

= Semih Kum, 15.12.2021 =
Laut Aufgabenstellung / Leistungsvereinbarung sollen alle Steuerungsfunktion in Zukunft über die bereits existierende Bedienoberfläche [25] ablaufen. Im aktuellen Stand ist keine Funktionalität gegeben. Deshalb im Folgenden der Plan für die Implementierung der Programmcodes in MATLAB GUI:

1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect , stm32_disconnect , stm32_shutdown 
--> ggf. auch eine Funktion zur selbstständigen Findung des COM-Ports 
2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check(app) 
5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
6.) Füllstandsanzeige im Wasserwechsel-Panel 
7.) Erstellung der Funktion ni_card_get zum kontinuierlichen Auslesen der Sensoren an der NI-Messkarte 
8.) Erstellung einer Funktion stm32_get zum Auslesen der Sensoren an der Basisplatine 
9.) Verbindung der einzelnen Auslesefunktionen mit den richtigen Diagrammen 

= Leonhard Schöner, 22.05.2024 =

Die Systematik der Initialisierung soll von der Software der Kaffeemaschinen übernommen und optimiert werden, da das Problem der Initialisierung mit mehreren MCUs dort bereits gelöst wurde.

Stand ist, dass der Raspberry-Pico und die NI-Messkarte in der GUI vom Pumpenprüfstand mit zwei „Connect“-Buttons verbunden wurden. Der hinterlegte Code dieser Buttons muss gelöscht werden und beide Buttons werden durch einen einzelnen „Verbinden“-Button ersetzt, so wie es in der Kaffeemaschinen-GUI gelöst wurde. Des Weiteren werden die beiden LED, welche den Verbindungsstatus anzeigen durch eine einzelne LED ersetzt, genauso wird nur noch ein Label benötigt und das zweite gelöscht. Im Code angepasst werden der Name der Lampe und der Name des Labels.

Außerdem werden die Variablen ergänzt, die zur Kommunikations-Initialisierung und zur Erstellung einer Log-Datei benötigt werden.

Die Funktion init_mcus übernimmt die Zuordnung der MCUs. Es ist bekannt, dass sich die Initialisierung aufhängen kann, wenn keine Reaktion auf den ident kommt. Sollte dieses Problem auftreten, wird die Initialisierung manuell wiederholt.

Die Funktion wird übernommen, sie muss noch für die NI-Messkarte und die hinzukommende Microcontroller (Pumpe, Messwertaufnahme der zu überprüfenden Sensoren) angepasst werden. Die NI-Messkarte muss als erstes initialisiert werden, da sie nicht wie die Microcontroller über die ident-Funktion erkannt werden kann. Deshalb wird sie Ausgeführt, sobald der „Verbinden“-Button gedrückt wird. Der Code hierfür wird aus dem bestehenden Pumpenprüfstand-Code übernommen.

In der anschließenden Initialisierungsroutine wird eine Liste der Ports erstellt, die dann nur noch unverbunden Ports enthält. Überflüssige Initialisierungsroutinen aus dem Kaffemaschinen-Code von der Messwert- und der Basisplatine können entfernt werden. Die ident-Funktionen der Einzelnen Bauteile muss überprüft bzw. erstellt werden und der entsprechende Rückgabe-String in den if-Anweisungen der Funktion init_mcu muss entsprechend angepasst werden.

Der jeweilige Status der Initialisierung wird in der Funktion ausgegeben, es wird angepasst, dass auch der Statustext im Label „Verbindungsstatus“ erscheint.

Aus der Funktion init_mcu werden die einzelnen Initialisierungsfunktionen der MCUs aufgerufen. Die Initialisierung der SSR-Platine wird weitestgehend übernommen. Die Initialisierung des Kugelhahns muss erst noch entwickelt werden und dann in die Initialisierungsroutine der SSR übernommen werden. Des Weiteren wird für die Ansteuerung der neuen Pumpe über einen DAC ein weiterer MCU hinzukommen und für die Messaufnahme der Prüflinge ein STM32-Board. Hierfür muss eine Initialisierungsroutine inklusive eindeutiger Benennung über die Micro-Python Funktion ident() entwickelt werden.

MATLAB® GUI

2024-05-22T07:58:09Z

Leonhard Schöner: /* Leonhard Schöner, 22.05.2024 */

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

== Patricia Viebke, 06.09.2023 - Finaler Stand GUI ==
Die GUI hat einige Updates bekommen, wodurch die Finalisierung durchgeführt werden konnte. Die Benutzeroberfläche lässt sich weiterhin in die drei Hauptbereiche "Prüfstandsüberwachung", "Pico Ausgabe" und die interaktive Nutzung für den User einteilen mit einer TabGroup.

=== Prüfstandsüberwachung ===
Die Prüfstandsüberwachung zeigt neben dem qualitativen Boilerfüllstand die physikalischen Messwerte des Prüfstands an, um die Parameter auf einen Blick kontrollieren zu können. Für die Überwachung des Drehmoments wurde beschlossen, dass dieser vorerst nicht benötigt wird. Der Sensor mit der zugehörigen Signalaufbereitung und Anzeige in der Prüfstandsüberwachung werden entfernt. Die Prüfstandsüberwachung wurde erweitert durch die Anzeige der aktuellen Stepperposition und der prozentualen Leistung des Heizelements.

=== Startseite ===
Die Startseite dient zum Verbinden der benötigten Geräte. Für die Aufnahme der Messwerte wird eine NI-Karte benötigt, während der Prüfstand über einen Raspberry Pico gesteuert wird. Für einen erhöhten Userkomfort wurden unter den jewiligen Connect-Buttons ein Label mit blauer Schrift hinzugefügt. Bei Betätigen des NI Connect-Buttons wird der Button erst bei erfolgreicher Verbindung deaktiviert. Um zu Erkennen, ob der Verbindungsaufbau angefangen hat oder nicht, wird in blauer Schrift "''Verbindung wird hergestellt...''" angezeigt. Wird der Button zweimal gedrückt, so erscheint eine Fehlermeldung, dass das NI-Objekt bereits vorhanden ist.

Bei der Verbindung mit dem Raspberry Pico ist wird im ersten Schritt der Serialport angelegt. Im nächsten Schritt wird die Initialisierung des Schrittmotors durchgeführt. Hierfür wird der Schrittmotor um 1000 Halbschritte geschlossen und anschließend um 560 Halbschritte geöffnet. Hierdurch ist der Ausgangspunkt für den Schrittmotor klar definiert und die angesteuerten Schritte können gezählt werden. Bei der Verbindung mit dem Pico ist aufgefallen, dass dieser nach dem Erstellen etwas Zeit benötigt (1 bis 2 Sekunden) um den Vorgang korrekt durchzuführen. Bei erfolgreicher Verbindung und Initialisierung erscheint in der Pico Ausgabe der Befehl 'connected'.
[[Datei:2023Sep06 KalibrierungGUI.png|mini|Übersicht GUI Tab für die Kalibrierung]]

=== Bedienung ===
Die Bedienung des Prüfstands wird unterteilt in automatisierte und manuelle Vorgänge. Bei den automatisierten Vorgängen werden lediglich die Magnetventile geschalten, die Pumpe wird vom Benutzer zusätzlich gestartet. Zu den bereits vorhanden Vorgängen "Befüllen", "Entleeren" und "Entlüften" wird die Funktion "Frischwasser zirkulieren" hinzugefügt. Bei dieser Funktion wird das System gleichzeitig mit frischem kalkfreiem Wasser befüllt, während das bestehende Wasser entleert wird. Die Funktion wurde entwickelt, um nach einer Temperaturkalibrierung das Wasser abzukühlen. Alle Funktionen müssen selbstständig über den RESET-Button deaktiviert werden. Hier werden die Magnetventile auf den Ausgangszustand geschalten. Lediglich die Funktion zur Boilerbefüllung schaltet die Pumpe bei Erreichen des Füllstands automatisch aus, um ein Überlaufen im Boiler zu verhindern.

Bei Benutzung der Funktionen ist die PIco Ausgabe zu überprüfen. Es müssen immer 5 Ventile angezeigt werden. Beim RESET-Button werden die Magnetventile über ein Python Skript auf dem Raspberry Pico zurückgesetzt und das Codewort 'reseted' erscheint.

=== Kalibrierung ===
Der dritte Tab der GUI umfasst die Interaktion des Benutzers für die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren. Hier ist über eine ButtonGrouop auszuwählen, um welche Art von Kalibrierung es sich handelt. Es gibt Beschränkungen, um Schäden an den Komponenten zu vermeiden. Liegt die Temperatur über 30 °C, so kann keine Druckkalibrierung durchgeführt werden. Weiter muss für eine Temperaturkalibrierung der Druck unter 1 bar liegen.
[[Datei:2023Sep06 Kalibriervorgang Temperatur.png|mini|Temperaturregelung von Raumtemperatur bis 55 °C]]
Bevor die Kalibrierung gestartet werden kann, muss ein Zielwert und die Anzahl der Kontrollpunkte angegeben werden. Für Drucksensoren beträgt das Maximum 12 bar, bei Temperatursensoren betägt das Maximum 105 °C. Die Anzahl der Kontrollpunkte muss sinnvoll gewählt werden.

Um nicht zwischen Tabs hin- und herspringen zu müssen, wird hier über den Button die Pumpe eingeschalten. Hier muss der Benutzer über das Drehrad am 24V-Leistungsnetzteil die gewünschte Drehzahl einstellen. Anschließend kann der Kalibriervorgang gestartet werden. Nachdem die entsprechende Funktion das erste Mal durchgelaufen ist (druckregelung oder temp_regelung), werden die Kontrollpunkte und der nächste zu erreichende Kontrollwert angezeigt. Ein Counterlabel und der Error werden angezeigt, um den Prozess zu überwachen. Ein stabiler Messpunkt ist erreicht, wenn eine Meldung erscheint. Hier kann z.B. mit einem externen Messsystem Messwerte aufgezeichnet werden. Zusätzlich bietet die GUI eine Möglichkeit die Messwerte des Kalibriervorgangs zu speichern. Hier werden zur Überprüfungszwecke bei der Temperaturregeleung die Heizleistung und die Kontrolltemperatur in Variablen in den MATLAB Workspace importiert. Von dort aus kann der Kalibrierprozess graphisch dargestellt werden.

== Patricia Viebke, 27.04.2023 ==
[[Datei:20230427 StartseiteGUI PV.jpg|mini|Startseite der GUI]]
Es wird eine neue Benutzeroberfläche in MATLAB® für die Bedienung und Überwachung des Pumpenprüfstands programmiert.

Die GUI wird in drei Bereiche unterteilt. Der obere Bereich stellt die Prüfstandsüberwachung dar. Hier werden nach erfolgreicher Verbindung mit der NI-Messkarte 9220 die Messwerte der verwendeten Sensoren angezeigt. Da nur eine qualitative Anzeige des Füllstandes im Boiler möglich ist, wird diese mit einer LED in der GUI realisiert. Bei grünen Aufleuchten der LED ist ausreichend Wasser im Boiler vorhanden. Weiter wird die Durchfussrate, die Kontrolltemperatur und der Kontrolldruck des Prüfstandes überwacht. Die Welle, welche die Pumpe antreibt, wird ebenfalls durch zwei Sensoren überwacht. Für die Welle ist die Überwachung der Drehzahl und des Drehmoments geplant. Da der Drehmomentsensor defekt ist, kann hier aktuell kein Messwert angezeigt werden.

Im zweiten Bereich ist eine Tab-Group vorzufinden, über welche der Benutzer den Prüfstand bedienen kann. In der nebenstehenden Abbildung ist der Tab Startseite ausgewählt, wo der Benutzer die Verbindung mit den Geräten herstellen kann. Für die vollständige Benutzung der GUI muss sowohl die Verbindung mit der NI-Messkarte, als auch die Verbindung mit dem Raspberry Pico hergestellt werden.

Für die korrekte Implementierung des Raspberry Picos wird der dritte Bereich in der GUI erstellt. Dieser Bereich zeigt die Ausgaben der MicroPython Skripte, die auf dem Microcontroller ausgeführt werden. Die erstellte Anzeige dient dem Nachvollziehen der Kommunikation des Microcontrollers. Die ausgeführten Befehle sind für den Benutzer sichtbar und bei unerwarteten Meldungen lassen sich schnell Fehler identifizieren lassen.

[[Datei:20230427 BedienungGUI PV.jpg|mini|Bedienung des Pumpenprüfstands]]
Mit dem zweiten Tab ist die Bedienung des Prüfstands auszuführen. Hier wird unterteilt in die Ausführung von den definierten Basisfunktionen und die manuelle Ansteuerung der einzelnen Komponenten.

Die Basisfunktionen umfassen die Boilerbefüllung, Boilerentleerung die Entlüftung für den Druckabbau. Die Basisfunktionen werden bei jeweiliger Betätigung des Buttons vorbereitet durch das Schalten der entsprechenden Magnetventile. Geschaltete Magnetventile sind an den gelben LEDs auf der linken Seite zu erkennen. Die Pumpe wird aus Sicherheitsgründen nicht selbstständig gestartet bei Betätigen einer Basisfunktionen. Diese muss manuell über den den Button 'Pumpe ON/OFF' eingeschaltet werden. Bei erneutem Betätigen der Buttons wird der Prüfstand auf den Ausgangszustand zurückgesetzt. Das heißt, alle Magnetventile sind ungeschalten.

Für die Überprüfung der einzelnen Komponenten wird ein zusätzlicher Abschnitt mit manueller Bedienung erstellt. Hier können die einzelnen Komponenten im Prüfstand angesteuert werden. Mit einem Schieberegler ist das Heizelement bedienbar. Die Zahlen auf dem Schieberegler sind prozentuelle Angaben der Heizleistung des Heizelements. In dem Ausgabefeld darunter wird der ganzzahlige Wert ausgegeben. Hier ist zu beachten, dass der Boiler ausreichend gefüllt sein muss, bevor das Heizelement betätigt wird.

Die Bedienelement in der Mitte des manuellen Panels, dienen der Ansteuerung des elektrischen Dosierventils. Mit dem Dosierventil wird der Druckaufbau im Prüfstand realisiert. Hier muss ein Wert eingetippt werden in das Feld. Mit dem Spinner kann der Wert erhöht oder verringert werden. Erst bei Betätigen des entsprechenden Buttons 'Stepper auf' oder 'Stepper zu' wird die Schrittzahl ausgeführt. Mit 'Stepper auf' wird der Druck im Prüfstand reduziert, während mit 'Stepper zu' der Druckaufbau stattfindet.

Die letzte Gruppe von Buttons dient der Überprüfung der einzelnen Magnetventile. Im Prüfstand sind fünf Magnetventile verbaut, die über die GUI geschalten werden können. Die Magnetventile können im manuellen Modus in beliebiger Konstellation geschalten werden. Die Sinnhaftigkeit der aktiven Magnetventile ist zu beachten, bevor die Pumpe gestartet wird.

Bei jedem Betätigen eines Buttons wird mindestens eine Ausgabe in den weißen Zeilen der GUI erscheinen. Da der Prüfstand durch den Raspberry Pico gesteuert wird, werden bei Betätigen der Buttons die Zeilen in der Ausgabe erscheinen.
[[Datei:20230427 KalibrierungGUI PV.jpg|mini|Kalibrierung von Sensoren]]

Der letzte Tab ist für die Kalibrierung von Sensoren geplant. Dieser ist noch in Entwicklung und daher nicht vollständig funktionsfähig. Mit dem Prüfstand ist die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren geplant. Da die Temperatursensoren nicht in Betrieb genommen werden können, aufgrund fehlender Messumformer, entfällt die weiter Entwicklung für den Kalibrierprozess dieser vorerst.

Für die Kalibrierung von Drucksensoren muss die Parametrierung des Prüfstands funktionsfähig sein. Ziel ist, über die Eingabe des Enddrucks und die Anzahl der Kontrollschritte den Druck im Prüfstand einzustellen. Hierfür bedarf es eine Druckregelung, die im Programmcode mit einem PID Regler umgesetzt wird.

Die Parametrierung des Prüfstandes funktioniert, jedoch ist diese aktuell nicht sehr präzise. Hier besteht Optimierungsbedarf bei der Präzision der PID-Regler.

= Patricia Viebke, 26.11.2022 =
Aufgrund unstrukturierter Vorarbeit bei der Programmierung einer MATLAB GUI, wurde beschlossen diese von Anfang an neu zu programmieren. Hierfür wurde eine GUI erstellt mit dem Namen "GUI_Pumpenpruefstand". Die GUI ist für die Bedienung des Pumpenprüstandes vorgesehen. Sie wird in vorerst 5 Tabs unterteilt.

== Startseite der GUI für den Pumpenprüfstand ==
Bevor die GUI gestartet wird, muss der Raspberry Pico einmal abgesteckt und erneut an den PC gesteckt werden, um erkannt zu werden. Beim Starten der GUI erscheint die Startseite. Auf der Startseite wird nach dem Namen des Prüfers gefragt. Anschließend wird über zwei Buttons die Verbindung zum Pico und zur NI-Messkarte hergestellt. Der Panel im unteren Teil der GUI soll später die Prüfstandsparameter nach erfolgreicher Verbindung der NI-Messkarte anzeigen. Der rechte Panel "Pico Ausgabe" dient zur Überwachung der Ausgabe des Microcontrollers. Hiermit wird überprüft, ob die Skripte richtig ausgeführt werden. Mit dem Button "clear commands" werden die Zeilen gelöscht.

Beim Betätigen des "Connect" Buttons für das Raspberry Pico wird folgender Code ausgeführt. 
writeline(app.pico, 'import connect'); 
writeline(app.pico, 'connect.skript()'); 

== korrekte Ausgabe bei Connect Pico ==
Mit den beiden Zeilen wird ein erst ein Skript importiert und anschließend ausgeführt. Beim Ausführen der Funktion "skript" der Datei "connect.py" wird ein print('connected') ausgegeben. Dieser Ablauf muss beim Betätigen des Connect Buttons in den weißen Zeilen des rechten Panels angezeigt werden. Für eine erfolgreiche Verbindung müssen folgende Zeilen erscheinen.

Hier ist der Verlauf sichtbar. Mit dem ersten Befehl wurde das Skript importiert und mit dem zweiten wurde es ausgeführt. Die dritte Zeile stellt die Ausgabe aus dem Python Skript dar. Die Vorgehensweise wird auch für andere Buttons analog angewendet, daher wird darauf nicht erneut eingegangen. Die Zeilen dienen erstmal nur der Überprüfung. Ob der Panel "Pico Ausgabe" beibehalten wird, wird im Laufe des Projektes entschieden.

= Tab Basisfunktionen der GUI Pumpenprüfstand =
Hier ist der zweite Tab "BASISFUNKTIONEN" abgebildet. Hier werden die einzelnen Magnetventile entsprechend geschalten. Die Basisfunktionen Befüllen, Entleeren und Entlüften sind hier vorprogrammiert und die Ventile werden entsprechend geschalten. Hierzu wurden auf dem Pico die Skripte "belueften.py", "entleeren.py" und "entlueften.py" geschrieben. Die Ausgabe erfolgt analog zum Connect Button.

Im manuellen Modus können die Ventile individuell zum Überprüfen geschalten werden. Die Lampen zeigen die jeweils geschalteten Ventile an. Diese leuchten auf, wenn ein Ventil geschalten ist. Bleibt es ungeschalten, so leuchtet die Lampe nicht. Es wurde entschieden die Pumpe nicht bei den Basisfunktionen direkt mitstarten zu lassen. Aus Gründen der Sicherheit ist es vorteilhafter die Pumpe immer manuell zu schalten.

Sowohl die Pumpe, als auch die Magnetventile werden über die SSR-Insel mit dem Pico verbunden.

Die Funktionen wurden auf einem Pico getestet, jedoch noch nicht in Verbindung mit den Magnetventilen. Dies muss im nächsten Schritt passieren.

= Armin Rohnen, 03.10.2022 =
Nachdem die Basisplatine einsatzbereit ist, müssen auf dem Raspberry Pico Python Skripte programmiert werden. Mithilfe dieser Skripte wird das Ansprechen von Elementen gewährleistet. In der bereits vorhanden MATLAB GUI müssen die Python Skripte entsprechend implementiert werden, damit die GUI voranschreitende Funktionalität erlangt und somit der Prüfstand über die GUI gesteuert wird. Ziel ist es, den Prüfstand über die MATLAB GUI bedienen zu können. Mit dem Einsatz von MATLAB und dem Raspberry Pico muss weiter eine zuverlässige Datenverarbeitung programmiert werden. Die aufgenommenen Zeilen des Raspberry Picos werden an MATLAB übergeben und müssen anschließend aufbereitet und in einem Buffer abgespeichert werden.

Ist die Programmierung vollständig, muss das System in der Lage sein, die Werte des Prüfstandes aufzunehmen und die aufgenommenen Daten weiterzuverarbeiten, um eine zuverlässige Überwachung zu bieten.

= Armin Rohnen, 22.02.2022 =
Benötigt wird die Funktionalität, wie von Semih Kum am 15.12.2021 beschreiben. Diese ist jedoch noch einmal zu überprüfen ggf. zu ergänzen.
Für die MATLAB® GUI ist zu beachten:

1.) Über die NI-Messkarte müssen die Messwerte kontinuierlich mit einer hohen Abtastrate erfasst werden. Nur so ist die Drehzahl und der Durchfluss ermittelbar und nur in dieser Art der Programmierung ist eine kontinuierliche Überwachung des Pumpenprüfstands möglich. Über einen Interrupt-Service-Request (ISR), der auf den gefüllten Messdatenpuffer reagiert, wird die Funktion "datenverarbeitung" aufgerufen. In dieser erfolgt die Übernahme der Messwerte in die GUI und die gesamte Datenverarbeitung der Messdaten von der NI-Messkarte.

2.) Die MATLAB® / MCU Schnittstelle ist in [41] beschrieben. Die MCU wird mit MicroPython betrieben, dies bedient die USB-Schnittstelle des MCU-Boards mit einer "read eval print loop" (REPL). Physikalisch ist dies eine Serielle-Schnittstelle welche Daten vom PC über eine Sendeleitung an die Empfangsleitung der MCU sendet und umgekehrt. Jede Datenzeile von der MCU wird mit dem Zeichen "CR/LF" beendet, welches als Indikator für einen ISR verwendet wird. Jede komplettierte Datenzeile im Dateneingangspuffer der USB-Schnittselle löst einen ISR aus, welcher eine Datenverarbeitungs-Funktion aufruft. In der MCU-Datenverarbeitungsfunktion erfolgt die Übernahme der Daten von der MCU (das Auslesen des Dateneingangspuffers) und die gesamte Datenverarbeitung der MCU-Daten.

Mit einem anderen Datenverarbeitungskonzept ist der betrieb des Pumpenprüfstands nicht möglich.

= Semih Kum, 31.01.2022 =
6.) Füllstandanzeige im Wasserwechsel-Panel 
Geplant war den Füllstand über eine Timerfunktion alle 0,5 s abzulesen und im jeweiligen Textfeld im Wasserwechsel-Panel anzuzeigen. Dafür wurde der Programmcode in der Funktion stm32_get hinterlegt. Doch nach mehreren Versuchen konnte dies nicht realisiert werden. Beobachtet wurde, das im MATLAB-Skript die Timerfunktion Fehler ausgibt, die auch nach erneuter Programmierung nicht beseitigt werden konnte.

= Semih Kum, 22.12.2021 =
1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect, stm32_disconnect, stm32_shutdown 
Die Schnittstellenverbindung, die zuvor auf den Raspberry Pico konfiguriert war, wurde jetzt auf die neue Basisplatine wie unter [Grundfunktion der MCU] erklärt, abgestimmt. Dabei erfolgt die Verbindung mit der Funktion stm32_connect, die Entkopplung mit stm32_disconnect und die Speicherung des Ausschaltzustandes mit stm32_shutdown.

Anhand eines Verbindungs- und Entkopplungstests wurde die Funktion dieser Programmierung sowohl im Wasserwechselmodus, als auch im Manuellen Modus überprüft und bestätigt.

2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
Die hinterlegten Callbacks auffuelen_ButtonPushed, ablassen_ButtonPushed, spuelen_ButtonPushed und STOPButtonPushed wurden jeweils mit den richtigen Codes zur Umschaltung der Ventile ergänzt. Hier ist zu erwähnen, dass alle zuvor genannten Vorgänge des Wasserwechselmodus mit 100% Pumpenleistung erfolgen. Außerdem ist auch zu beachten, dass in der aktuellen Steuerung der appoldt-PIN als Übertragung der Pumpenleistung verwendet wird. Dieser soll aber später für die Ansteuerung des Heizelements verwendet werden, wodurch die Codes wieder verändert werden müssen.

3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
Die hinterlegten Callbacks BeEntlftungsventilButtonGroupSelectionChanged, AnsaugweicheButtonGroupSelectionChanged, EntleerweicheButtonGroupSelectionChanged und StrangauswahlButtonGroupSelectionChanged wurden wie unter Punkt 2.) mit den Steuercodes für die Magnetventile ergänzt. Das Druckstrangentlüftungsventil wurde dabei außen vor gelassen, da dieser nicht an das System angeschlossen ist.

4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check 
Nach einem Umschalttest der Magnetventile in der GUI ist sofort aufgefallen, dass die Lampenfunktion unter ventil_lamps_check falsch definiert war. Deshalb wurde der Programmcode angepasst und ihre Funktion erneut geprüft und bestätigt.

5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
Zur Einstellung der oben genannten Kenngrößen sind im Manuellen Modus Spinner vorhanden, mit denen Werte zwischen 0...100% übertragen werden können. Diese Spinner wurden mit den jeweiligen Programmbefehlen und den Umrechnungsformeln ergänzt. Der Test dieser Übertragung ist noch ausstehend. Im Fall der Motorleistung ist wurde kein Callback erstellt, da die DC-Antriebe vorerst über eine separates Netzteil gespeist werden.

= Semih Kum, 15.12.2021 =
Laut Aufgabenstellung / Leistungsvereinbarung sollen alle Steuerungsfunktion in Zukunft über die bereits existierende Bedienoberfläche [25] ablaufen. Im aktuellen Stand ist keine Funktionalität gegeben. Deshalb im Folgenden der Plan für die Implementierung der Programmcodes in MATLAB GUI:

1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect , stm32_disconnect , stm32_shutdown 
--> ggf. auch eine Funktion zur selbstständigen Findung des COM-Ports 
2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check(app) 
5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
6.) Füllstandsanzeige im Wasserwechsel-Panel 
7.) Erstellung der Funktion ni_card_get zum kontinuierlichen Auslesen der Sensoren an der NI-Messkarte 
8.) Erstellung einer Funktion stm32_get zum Auslesen der Sensoren an der Basisplatine 
9.) Verbindung der einzelnen Auslesefunktionen mit den richtigen Diagrammen 

= Leonhard Schöner, 22.05.2024 =

Die Systematik der Initialisierung soll von der Software der Kaffeemaschinen übernommen und optimiert werden, da das Problem der Initialisierung mit mehreren MCUs dort bereits gelöst wurde.
Stand ist, dass der Raspberry-Pico und die NI-Messkarte in der GUI vom Pumpenprüfstand mit zwei „Connect“-Buttons verbunden wurden. Der hinterlegte Code dieser Buttons muss gelöscht werden und beide Buttons werden durch einen einzelnen „Verbinden“-Button ersetzt, so wie es in der Kaffeemaschinen-GUI gelöst wurde. Des Weiteren werden die beiden LED, welche den Verbindungsstatus anzeigen durch eine einzelne LED ersetzt, genauso wird nur noch ein Label benötigt und das zweite gelöscht. Im Code angepasst werden der Name der Lampe und der Name des Labels.
Außerdem werden die Variablen ergänzt, die zur Kommunikations-Initialisierung und zur Erstellung einer Log-Datei benötigt werden.
Die Funktion init_mcus übernimmt die Zuordnung der MCUs. Es ist bekannt, dass sich die Initialisierung aufhängen kann, wenn keine Reaktion auf den ident kommt. Sollte dieses Problem auftreten, wird die Initialisierung manuell wiederholt.
Die Funktion wird übernommen, sie muss noch für die NI-Messkarte und die hinzukommende Microcontroller (Pumpe, Messwertaufnahme der zu überprüfenden Sensoren) angepasst werden. Die NI-Messkarte muss als erstes initialisiert werden, da sie nicht wie die Microcontroller über die ident-Funktion erkannt werden kann. Deshalb wird sie Ausgeführt, sobald der „Verbinden“-Button gedrückt wird. Der Code hierfür wird aus dem bestehenden Pumpenprüfstand-Code übernommen.
In der anschließenden Initialisierungsroutine wird eine Liste der Ports erstellt, die dann nur noch unverbunden Ports enthält. Überflüssige Initialisierungsroutinen aus dem Kaffemaschinen-Code von der Messwert- und der Basisplatine können entfernt werden. Die ident-Funktionen der Einzelnen Bauteile muss überprüft bzw. erstellt werden und der entsprechende Rückgabe-String in den if-Anweisungen der Funktion init_mcu muss entsprechend angepasst werden.
Der jeweilige Status der Initialisierung wird in der Funktion ausgegeben, es wird angepasst, dass auch der Statustext im Label „Verbindungsstatus“ erscheint.
Aus der Funktion init_mcu werden die einzelnen Initialisierungsfunktionen der MCUs aufgerufen. Die Initialisierung der SSR-Platine wird weitestgehend übernommen. Die Initialisierung des Kugelhahns muss erst noch entwickelt werden und dann in die Initialisierungsroutine der SSR übernommen werden. Des Weiteren wird für die Ansteuerung der neuen Pumpe über einen DAC ein weiterer MCU hinzukommen und für die Messaufnahme der Prüflinge ein STM32-Board. Hierfür muss eine Initialisierungsroutine inklusive eindeutiger Benennung über die Micro-Python Funktion ident() entwickelt werden.

MATLAB® GUI

2024-05-22T07:57:37Z

Leonhard Schöner:

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

== Patricia Viebke, 06.09.2023 - Finaler Stand GUI ==
Die GUI hat einige Updates bekommen, wodurch die Finalisierung durchgeführt werden konnte. Die Benutzeroberfläche lässt sich weiterhin in die drei Hauptbereiche "Prüfstandsüberwachung", "Pico Ausgabe" und die interaktive Nutzung für den User einteilen mit einer TabGroup.

=== Prüfstandsüberwachung ===
Die Prüfstandsüberwachung zeigt neben dem qualitativen Boilerfüllstand die physikalischen Messwerte des Prüfstands an, um die Parameter auf einen Blick kontrollieren zu können. Für die Überwachung des Drehmoments wurde beschlossen, dass dieser vorerst nicht benötigt wird. Der Sensor mit der zugehörigen Signalaufbereitung und Anzeige in der Prüfstandsüberwachung werden entfernt. Die Prüfstandsüberwachung wurde erweitert durch die Anzeige der aktuellen Stepperposition und der prozentualen Leistung des Heizelements.

=== Startseite ===
Die Startseite dient zum Verbinden der benötigten Geräte. Für die Aufnahme der Messwerte wird eine NI-Karte benötigt, während der Prüfstand über einen Raspberry Pico gesteuert wird. Für einen erhöhten Userkomfort wurden unter den jewiligen Connect-Buttons ein Label mit blauer Schrift hinzugefügt. Bei Betätigen des NI Connect-Buttons wird der Button erst bei erfolgreicher Verbindung deaktiviert. Um zu Erkennen, ob der Verbindungsaufbau angefangen hat oder nicht, wird in blauer Schrift "''Verbindung wird hergestellt...''" angezeigt. Wird der Button zweimal gedrückt, so erscheint eine Fehlermeldung, dass das NI-Objekt bereits vorhanden ist.

Bei der Verbindung mit dem Raspberry Pico ist wird im ersten Schritt der Serialport angelegt. Im nächsten Schritt wird die Initialisierung des Schrittmotors durchgeführt. Hierfür wird der Schrittmotor um 1000 Halbschritte geschlossen und anschließend um 560 Halbschritte geöffnet. Hierdurch ist der Ausgangspunkt für den Schrittmotor klar definiert und die angesteuerten Schritte können gezählt werden. Bei der Verbindung mit dem Pico ist aufgefallen, dass dieser nach dem Erstellen etwas Zeit benötigt (1 bis 2 Sekunden) um den Vorgang korrekt durchzuführen. Bei erfolgreicher Verbindung und Initialisierung erscheint in der Pico Ausgabe der Befehl 'connected'.
[[Datei:2023Sep06 KalibrierungGUI.png|mini|Übersicht GUI Tab für die Kalibrierung]]

=== Bedienung ===
Die Bedienung des Prüfstands wird unterteilt in automatisierte und manuelle Vorgänge. Bei den automatisierten Vorgängen werden lediglich die Magnetventile geschalten, die Pumpe wird vom Benutzer zusätzlich gestartet. Zu den bereits vorhanden Vorgängen "Befüllen", "Entleeren" und "Entlüften" wird die Funktion "Frischwasser zirkulieren" hinzugefügt. Bei dieser Funktion wird das System gleichzeitig mit frischem kalkfreiem Wasser befüllt, während das bestehende Wasser entleert wird. Die Funktion wurde entwickelt, um nach einer Temperaturkalibrierung das Wasser abzukühlen. Alle Funktionen müssen selbstständig über den RESET-Button deaktiviert werden. Hier werden die Magnetventile auf den Ausgangszustand geschalten. Lediglich die Funktion zur Boilerbefüllung schaltet die Pumpe bei Erreichen des Füllstands automatisch aus, um ein Überlaufen im Boiler zu verhindern.

Bei Benutzung der Funktionen ist die PIco Ausgabe zu überprüfen. Es müssen immer 5 Ventile angezeigt werden. Beim RESET-Button werden die Magnetventile über ein Python Skript auf dem Raspberry Pico zurückgesetzt und das Codewort 'reseted' erscheint.

=== Kalibrierung ===
Der dritte Tab der GUI umfasst die Interaktion des Benutzers für die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren. Hier ist über eine ButtonGrouop auszuwählen, um welche Art von Kalibrierung es sich handelt. Es gibt Beschränkungen, um Schäden an den Komponenten zu vermeiden. Liegt die Temperatur über 30 °C, so kann keine Druckkalibrierung durchgeführt werden. Weiter muss für eine Temperaturkalibrierung der Druck unter 1 bar liegen.
[[Datei:2023Sep06 Kalibriervorgang Temperatur.png|mini|Temperaturregelung von Raumtemperatur bis 55 °C]]
Bevor die Kalibrierung gestartet werden kann, muss ein Zielwert und die Anzahl der Kontrollpunkte angegeben werden. Für Drucksensoren beträgt das Maximum 12 bar, bei Temperatursensoren betägt das Maximum 105 °C. Die Anzahl der Kontrollpunkte muss sinnvoll gewählt werden.

Um nicht zwischen Tabs hin- und herspringen zu müssen, wird hier über den Button die Pumpe eingeschalten. Hier muss der Benutzer über das Drehrad am 24V-Leistungsnetzteil die gewünschte Drehzahl einstellen. Anschließend kann der Kalibriervorgang gestartet werden. Nachdem die entsprechende Funktion das erste Mal durchgelaufen ist (druckregelung oder temp_regelung), werden die Kontrollpunkte und der nächste zu erreichende Kontrollwert angezeigt. Ein Counterlabel und der Error werden angezeigt, um den Prozess zu überwachen. Ein stabiler Messpunkt ist erreicht, wenn eine Meldung erscheint. Hier kann z.B. mit einem externen Messsystem Messwerte aufgezeichnet werden. Zusätzlich bietet die GUI eine Möglichkeit die Messwerte des Kalibriervorgangs zu speichern. Hier werden zur Überprüfungszwecke bei der Temperaturregeleung die Heizleistung und die Kontrolltemperatur in Variablen in den MATLAB Workspace importiert. Von dort aus kann der Kalibrierprozess graphisch dargestellt werden.

== Patricia Viebke, 27.04.2023 ==
[[Datei:20230427 StartseiteGUI PV.jpg|mini|Startseite der GUI]]
Es wird eine neue Benutzeroberfläche in MATLAB® für die Bedienung und Überwachung des Pumpenprüfstands programmiert.

Die GUI wird in drei Bereiche unterteilt. Der obere Bereich stellt die Prüfstandsüberwachung dar. Hier werden nach erfolgreicher Verbindung mit der NI-Messkarte 9220 die Messwerte der verwendeten Sensoren angezeigt. Da nur eine qualitative Anzeige des Füllstandes im Boiler möglich ist, wird diese mit einer LED in der GUI realisiert. Bei grünen Aufleuchten der LED ist ausreichend Wasser im Boiler vorhanden. Weiter wird die Durchfussrate, die Kontrolltemperatur und der Kontrolldruck des Prüfstandes überwacht. Die Welle, welche die Pumpe antreibt, wird ebenfalls durch zwei Sensoren überwacht. Für die Welle ist die Überwachung der Drehzahl und des Drehmoments geplant. Da der Drehmomentsensor defekt ist, kann hier aktuell kein Messwert angezeigt werden.

Im zweiten Bereich ist eine Tab-Group vorzufinden, über welche der Benutzer den Prüfstand bedienen kann. In der nebenstehenden Abbildung ist der Tab Startseite ausgewählt, wo der Benutzer die Verbindung mit den Geräten herstellen kann. Für die vollständige Benutzung der GUI muss sowohl die Verbindung mit der NI-Messkarte, als auch die Verbindung mit dem Raspberry Pico hergestellt werden.

Für die korrekte Implementierung des Raspberry Picos wird der dritte Bereich in der GUI erstellt. Dieser Bereich zeigt die Ausgaben der MicroPython Skripte, die auf dem Microcontroller ausgeführt werden. Die erstellte Anzeige dient dem Nachvollziehen der Kommunikation des Microcontrollers. Die ausgeführten Befehle sind für den Benutzer sichtbar und bei unerwarteten Meldungen lassen sich schnell Fehler identifizieren lassen.

[[Datei:20230427 BedienungGUI PV.jpg|mini|Bedienung des Pumpenprüfstands]]
Mit dem zweiten Tab ist die Bedienung des Prüfstands auszuführen. Hier wird unterteilt in die Ausführung von den definierten Basisfunktionen und die manuelle Ansteuerung der einzelnen Komponenten.

Die Basisfunktionen umfassen die Boilerbefüllung, Boilerentleerung die Entlüftung für den Druckabbau. Die Basisfunktionen werden bei jeweiliger Betätigung des Buttons vorbereitet durch das Schalten der entsprechenden Magnetventile. Geschaltete Magnetventile sind an den gelben LEDs auf der linken Seite zu erkennen. Die Pumpe wird aus Sicherheitsgründen nicht selbstständig gestartet bei Betätigen einer Basisfunktionen. Diese muss manuell über den den Button 'Pumpe ON/OFF' eingeschaltet werden. Bei erneutem Betätigen der Buttons wird der Prüfstand auf den Ausgangszustand zurückgesetzt. Das heißt, alle Magnetventile sind ungeschalten.

Für die Überprüfung der einzelnen Komponenten wird ein zusätzlicher Abschnitt mit manueller Bedienung erstellt. Hier können die einzelnen Komponenten im Prüfstand angesteuert werden. Mit einem Schieberegler ist das Heizelement bedienbar. Die Zahlen auf dem Schieberegler sind prozentuelle Angaben der Heizleistung des Heizelements. In dem Ausgabefeld darunter wird der ganzzahlige Wert ausgegeben. Hier ist zu beachten, dass der Boiler ausreichend gefüllt sein muss, bevor das Heizelement betätigt wird.

Die Bedienelement in der Mitte des manuellen Panels, dienen der Ansteuerung des elektrischen Dosierventils. Mit dem Dosierventil wird der Druckaufbau im Prüfstand realisiert. Hier muss ein Wert eingetippt werden in das Feld. Mit dem Spinner kann der Wert erhöht oder verringert werden. Erst bei Betätigen des entsprechenden Buttons 'Stepper auf' oder 'Stepper zu' wird die Schrittzahl ausgeführt. Mit 'Stepper auf' wird der Druck im Prüfstand reduziert, während mit 'Stepper zu' der Druckaufbau stattfindet.

Die letzte Gruppe von Buttons dient der Überprüfung der einzelnen Magnetventile. Im Prüfstand sind fünf Magnetventile verbaut, die über die GUI geschalten werden können. Die Magnetventile können im manuellen Modus in beliebiger Konstellation geschalten werden. Die Sinnhaftigkeit der aktiven Magnetventile ist zu beachten, bevor die Pumpe gestartet wird.

Bei jedem Betätigen eines Buttons wird mindestens eine Ausgabe in den weißen Zeilen der GUI erscheinen. Da der Prüfstand durch den Raspberry Pico gesteuert wird, werden bei Betätigen der Buttons die Zeilen in der Ausgabe erscheinen.
[[Datei:20230427 KalibrierungGUI PV.jpg|mini|Kalibrierung von Sensoren]]

Der letzte Tab ist für die Kalibrierung von Sensoren geplant. Dieser ist noch in Entwicklung und daher nicht vollständig funktionsfähig. Mit dem Prüfstand ist die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren geplant. Da die Temperatursensoren nicht in Betrieb genommen werden können, aufgrund fehlender Messumformer, entfällt die weiter Entwicklung für den Kalibrierprozess dieser vorerst.

Für die Kalibrierung von Drucksensoren muss die Parametrierung des Prüfstands funktionsfähig sein. Ziel ist, über die Eingabe des Enddrucks und die Anzahl der Kontrollschritte den Druck im Prüfstand einzustellen. Hierfür bedarf es eine Druckregelung, die im Programmcode mit einem PID Regler umgesetzt wird.

Die Parametrierung des Prüfstandes funktioniert, jedoch ist diese aktuell nicht sehr präzise. Hier besteht Optimierungsbedarf bei der Präzision der PID-Regler.

= Patricia Viebke, 26.11.2022 =
Aufgrund unstrukturierter Vorarbeit bei der Programmierung einer MATLAB GUI, wurde beschlossen diese von Anfang an neu zu programmieren. Hierfür wurde eine GUI erstellt mit dem Namen "GUI_Pumpenpruefstand". Die GUI ist für die Bedienung des Pumpenprüstandes vorgesehen. Sie wird in vorerst 5 Tabs unterteilt.

== Startseite der GUI für den Pumpenprüfstand ==
Bevor die GUI gestartet wird, muss der Raspberry Pico einmal abgesteckt und erneut an den PC gesteckt werden, um erkannt zu werden. Beim Starten der GUI erscheint die Startseite. Auf der Startseite wird nach dem Namen des Prüfers gefragt. Anschließend wird über zwei Buttons die Verbindung zum Pico und zur NI-Messkarte hergestellt. Der Panel im unteren Teil der GUI soll später die Prüfstandsparameter nach erfolgreicher Verbindung der NI-Messkarte anzeigen. Der rechte Panel "Pico Ausgabe" dient zur Überwachung der Ausgabe des Microcontrollers. Hiermit wird überprüft, ob die Skripte richtig ausgeführt werden. Mit dem Button "clear commands" werden die Zeilen gelöscht.

Beim Betätigen des "Connect" Buttons für das Raspberry Pico wird folgender Code ausgeführt. 
writeline(app.pico, 'import connect'); 
writeline(app.pico, 'connect.skript()'); 

== korrekte Ausgabe bei Connect Pico ==
Mit den beiden Zeilen wird ein erst ein Skript importiert und anschließend ausgeführt. Beim Ausführen der Funktion "skript" der Datei "connect.py" wird ein print('connected') ausgegeben. Dieser Ablauf muss beim Betätigen des Connect Buttons in den weißen Zeilen des rechten Panels angezeigt werden. Für eine erfolgreiche Verbindung müssen folgende Zeilen erscheinen.

Hier ist der Verlauf sichtbar. Mit dem ersten Befehl wurde das Skript importiert und mit dem zweiten wurde es ausgeführt. Die dritte Zeile stellt die Ausgabe aus dem Python Skript dar. Die Vorgehensweise wird auch für andere Buttons analog angewendet, daher wird darauf nicht erneut eingegangen. Die Zeilen dienen erstmal nur der Überprüfung. Ob der Panel "Pico Ausgabe" beibehalten wird, wird im Laufe des Projektes entschieden.

= Tab Basisfunktionen der GUI Pumpenprüfstand =
Hier ist der zweite Tab "BASISFUNKTIONEN" abgebildet. Hier werden die einzelnen Magnetventile entsprechend geschalten. Die Basisfunktionen Befüllen, Entleeren und Entlüften sind hier vorprogrammiert und die Ventile werden entsprechend geschalten. Hierzu wurden auf dem Pico die Skripte "belueften.py", "entleeren.py" und "entlueften.py" geschrieben. Die Ausgabe erfolgt analog zum Connect Button.

Im manuellen Modus können die Ventile individuell zum Überprüfen geschalten werden. Die Lampen zeigen die jeweils geschalteten Ventile an. Diese leuchten auf, wenn ein Ventil geschalten ist. Bleibt es ungeschalten, so leuchtet die Lampe nicht. Es wurde entschieden die Pumpe nicht bei den Basisfunktionen direkt mitstarten zu lassen. Aus Gründen der Sicherheit ist es vorteilhafter die Pumpe immer manuell zu schalten.

Sowohl die Pumpe, als auch die Magnetventile werden über die SSR-Insel mit dem Pico verbunden.

Die Funktionen wurden auf einem Pico getestet, jedoch noch nicht in Verbindung mit den Magnetventilen. Dies muss im nächsten Schritt passieren.

= Armin Rohnen, 03.10.2022 =
Nachdem die Basisplatine einsatzbereit ist, müssen auf dem Raspberry Pico Python Skripte programmiert werden. Mithilfe dieser Skripte wird das Ansprechen von Elementen gewährleistet. In der bereits vorhanden MATLAB GUI müssen die Python Skripte entsprechend implementiert werden, damit die GUI voranschreitende Funktionalität erlangt und somit der Prüfstand über die GUI gesteuert wird. Ziel ist es, den Prüfstand über die MATLAB GUI bedienen zu können. Mit dem Einsatz von MATLAB und dem Raspberry Pico muss weiter eine zuverlässige Datenverarbeitung programmiert werden. Die aufgenommenen Zeilen des Raspberry Picos werden an MATLAB übergeben und müssen anschließend aufbereitet und in einem Buffer abgespeichert werden.

Ist die Programmierung vollständig, muss das System in der Lage sein, die Werte des Prüfstandes aufzunehmen und die aufgenommenen Daten weiterzuverarbeiten, um eine zuverlässige Überwachung zu bieten.

= Armin Rohnen, 22.02.2022 =
Benötigt wird die Funktionalität, wie von Semih Kum am 15.12.2021 beschreiben. Diese ist jedoch noch einmal zu überprüfen ggf. zu ergänzen.
Für die MATLAB® GUI ist zu beachten:

1.) Über die NI-Messkarte müssen die Messwerte kontinuierlich mit einer hohen Abtastrate erfasst werden. Nur so ist die Drehzahl und der Durchfluss ermittelbar und nur in dieser Art der Programmierung ist eine kontinuierliche Überwachung des Pumpenprüfstands möglich. Über einen Interrupt-Service-Request (ISR), der auf den gefüllten Messdatenpuffer reagiert, wird die Funktion "datenverarbeitung" aufgerufen. In dieser erfolgt die Übernahme der Messwerte in die GUI und die gesamte Datenverarbeitung der Messdaten von der NI-Messkarte.

2.) Die MATLAB® / MCU Schnittstelle ist in [41] beschrieben. Die MCU wird mit MicroPython betrieben, dies bedient die USB-Schnittstelle des MCU-Boards mit einer "read eval print loop" (REPL). Physikalisch ist dies eine Serielle-Schnittstelle welche Daten vom PC über eine Sendeleitung an die Empfangsleitung der MCU sendet und umgekehrt. Jede Datenzeile von der MCU wird mit dem Zeichen "CR/LF" beendet, welches als Indikator für einen ISR verwendet wird. Jede komplettierte Datenzeile im Dateneingangspuffer der USB-Schnittselle löst einen ISR aus, welcher eine Datenverarbeitungs-Funktion aufruft. In der MCU-Datenverarbeitungsfunktion erfolgt die Übernahme der Daten von der MCU (das Auslesen des Dateneingangspuffers) und die gesamte Datenverarbeitung der MCU-Daten.

Mit einem anderen Datenverarbeitungskonzept ist der betrieb des Pumpenprüfstands nicht möglich.

= Semih Kum, 31.01.2022 =
6.) Füllstandanzeige im Wasserwechsel-Panel 
Geplant war den Füllstand über eine Timerfunktion alle 0,5 s abzulesen und im jeweiligen Textfeld im Wasserwechsel-Panel anzuzeigen. Dafür wurde der Programmcode in der Funktion stm32_get hinterlegt. Doch nach mehreren Versuchen konnte dies nicht realisiert werden. Beobachtet wurde, das im MATLAB-Skript die Timerfunktion Fehler ausgibt, die auch nach erneuter Programmierung nicht beseitigt werden konnte.

= Semih Kum, 22.12.2021 =
1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect, stm32_disconnect, stm32_shutdown 
Die Schnittstellenverbindung, die zuvor auf den Raspberry Pico konfiguriert war, wurde jetzt auf die neue Basisplatine wie unter [Grundfunktion der MCU] erklärt, abgestimmt. Dabei erfolgt die Verbindung mit der Funktion stm32_connect, die Entkopplung mit stm32_disconnect und die Speicherung des Ausschaltzustandes mit stm32_shutdown.

Anhand eines Verbindungs- und Entkopplungstests wurde die Funktion dieser Programmierung sowohl im Wasserwechselmodus, als auch im Manuellen Modus überprüft und bestätigt.

2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
Die hinterlegten Callbacks auffuelen_ButtonPushed, ablassen_ButtonPushed, spuelen_ButtonPushed und STOPButtonPushed wurden jeweils mit den richtigen Codes zur Umschaltung der Ventile ergänzt. Hier ist zu erwähnen, dass alle zuvor genannten Vorgänge des Wasserwechselmodus mit 100% Pumpenleistung erfolgen. Außerdem ist auch zu beachten, dass in der aktuellen Steuerung der appoldt-PIN als Übertragung der Pumpenleistung verwendet wird. Dieser soll aber später für die Ansteuerung des Heizelements verwendet werden, wodurch die Codes wieder verändert werden müssen.

3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
Die hinterlegten Callbacks BeEntlftungsventilButtonGroupSelectionChanged, AnsaugweicheButtonGroupSelectionChanged, EntleerweicheButtonGroupSelectionChanged und StrangauswahlButtonGroupSelectionChanged wurden wie unter Punkt 2.) mit den Steuercodes für die Magnetventile ergänzt. Das Druckstrangentlüftungsventil wurde dabei außen vor gelassen, da dieser nicht an das System angeschlossen ist.

4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check 
Nach einem Umschalttest der Magnetventile in der GUI ist sofort aufgefallen, dass die Lampenfunktion unter ventil_lamps_check falsch definiert war. Deshalb wurde der Programmcode angepasst und ihre Funktion erneut geprüft und bestätigt.

5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
Zur Einstellung der oben genannten Kenngrößen sind im Manuellen Modus Spinner vorhanden, mit denen Werte zwischen 0...100% übertragen werden können. Diese Spinner wurden mit den jeweiligen Programmbefehlen und den Umrechnungsformeln ergänzt. Der Test dieser Übertragung ist noch ausstehend. Im Fall der Motorleistung ist wurde kein Callback erstellt, da die DC-Antriebe vorerst über eine separates Netzteil gespeist werden.

= Semih Kum, 15.12.2021 =
Laut Aufgabenstellung / Leistungsvereinbarung sollen alle Steuerungsfunktion in Zukunft über die bereits existierende Bedienoberfläche [25] ablaufen. Im aktuellen Stand ist keine Funktionalität gegeben. Deshalb im Folgenden der Plan für die Implementierung der Programmcodes in MATLAB GUI:

1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect , stm32_disconnect , stm32_shutdown 
--> ggf. auch eine Funktion zur selbstständigen Findung des COM-Ports 
2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check(app) 
5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
6.) Füllstandsanzeige im Wasserwechsel-Panel 
7.) Erstellung der Funktion ni_card_get zum kontinuierlichen Auslesen der Sensoren an der NI-Messkarte 
8.) Erstellung einer Funktion stm32_get zum Auslesen der Sensoren an der Basisplatine 
9.) Verbindung der einzelnen Auslesefunktionen mit den richtigen Diagrammen 

= Leonhard Schöner, 22.05.2024 =
Laut Aufgabenstellung / Leistungsvereinbarung sollen alle Steuerungsfunktion in Zukunft über die bereits existierende Bedienoberfläche [25] ablaufen. Im aktuellen Stand ist keine Funktionalität gegeben. Deshalb im Folgenden der Plan für die Implementierung der Programmcodes in MATLAB GUI:

1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect , stm32_disconnect , stm32_shutdown 
--> ggf. auch eine Funktion zur selbstständigen Findung des COM-Ports 
2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check(app) 
5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
6.) Füllstandsanzeige im Wasserwechsel-Panel 
7.) Erstellung der Funktion ni_card_get zum kontinuierlichen Auslesen der Sensoren an der NI-Messkarte 
8.) Erstellung einer Funktion stm32_get zum Auslesen der Sensoren an der Basisplatine 
9.) Verbindung der einzelnen Auslesefunktionen mit den richtigen Diagrammen

Projektrücksprache 10.04.2024

2024-04-11T17:04:12Z

Leonhard Schöner:

= Besprechungsprotokoll =
Ort: Hochschule München 
Datum: 10.04.2024 
Teilnehmer: Amir Braun, Ze Lee, Leonhard Schöner, LbA Rohnen 
Moderator: Amir Braun Protokollant: Leonhard Schöner 

= TOP 1) Aufgabenanalyse =
Ziel für die Rücksprache war es die Aufgabenanalyse, die Zielvereinbarung und den Projektplan für das Projekt zu erstellen. Die Teilnehmer der Gruppe hatten eine Powerpoint-Präsentation erstellt und die Aufgabenanalyse für die einzelnen Sensoren wurden durchgesprochen.

= TOP 2) Austausch der Pumpe =
Die Pumpe geht aufgrund der Lagerung des Antriebs regelmäßig kaputt. (Es ist bereits die dritte Pumpe im Pumpenprüfstand) und daher wird eine neue Außenzahnrad Pumpe der Firma AVS Römer verbaut werden. Ziel ist es für die Gruppe, die Pumpe auszutauschen und den Pumpenprüfstand mit der neuen Pumpe in Betrieb zu nehmen. Des Weiteren wäre es interessant die Drehzahl der Pumpe zu bekommen. Das liegt allerdings nicht im Fokus und kann zumindest vorübergehend über die Steuerspannung abgeschätzt werden.

= TOP 3) Temperatursensor =
Der alte Temperatursensor ist nicht mehr lieferbar. Daher muss ein neuer Temperatursensor entworfen und erprobt werden. Ansatz hierfür sind Messinghülsen, welche bereits bestellt sind und eine Wandstärke von 2mm haben. Mit ihrem Außendurchmesser von 4 mm passen sie in die PFA-Schläuche, welche in der Kaffeemaschine verwendet werden sollen. Herauszufinden ist, ob sich PFA kleben lässt um die Messinghülsen in die Rohre einzukleben. Aufgrund des vorhandenen Aufbaus muss der Sensor in einem T-Stück realisiert werden. Es wird notwendig sein, eine Sicherung des Sensorelementes gegen Verrutschen im T-Stück zu entwerfen. Es wird höchstwahrscheinlich notwendig sein eine Fertigungshilfe zu realisieren, um die Sensorpositionierung in der Messinghülse zu realisieren. Der bisherige Sensor hatte eine Reaktionsdauer von ca. 0,3 s. Das soll auch in etwa der Zielwert für den neuen Sensor sein, das heißt er sollte zumindest nicht deutlich überschritten werden.

= TOP 4) Dosierventil =
Ein Dosierventil ist vorhanden. Dieses wurde über einen Kugelhahn, welches an einen Schrittmotor angekuppelt ist realisiert. Es gibt für den Schrittmotor allerdings keine Halterung und der Einbau muss entworfen werden. Unklar ist, ob es sich wirklich komplett öffnet und schließt. Das liegt daran, dass das Schließen einen höheren Widerstand am Ende des Betätigungsweges hat. Außerdem benötigt das Betätigen ca. 1 Nm. Dieses Moment liefert in etwa auch der Schrittmotor, wobei das zusätzlich noch davon abhängt, wie schnell die Schritte gefahren werden. Ob das Dosierventil wirklich schließt und die korrekten Positionen ansteuert wird in Versuchen am Pumpenprüfstand nachgewiesen werden müssen. Des Weiteren muss die Halterung für den Schrittmotor konstruiert und der Einbau in die Kaffeemaschine realisiert werden.

= TOP 5) Drucksensor =
Ein Drucksensor ist bereits ausgewählt und vorhanden. Dieser muss in die Kaffeemaschine eingebaut und der Anschluss entsprechend konstruiert werden. Die Kabel des Sensors sind nur von hinten an den Sensor angeklebt und müssen gesichert werden. Eine weitere Problematik ist, dass der Kennwert zwischen 1 mV/V – 4 mV/V liegt und Somit eine Elektrische Anpassung über Verstärker nötig ist, was sehr aufwendig ist. Der Nullpunkt des Sensors hat einen Offset zwischen -5mV und +5mV und somit muss jeder Sensor justiert werden. Dafür gibt es bereits eine Lösung, die vom Projektleiter zur Verfügung gestellt wird. Wünschenswert wäre ein Sensor, der die Problematiken mit Nullpunkt Justage und Verstärkung nicht hat. Die Chancen hierbei fündig zu werden sind allerdings als nicht hoch einzuschätzen, da es bereits einigen Aufwand (mehrere Jahre) gab, einen solchen Sensor zu finden. Das war nicht erfolgreich.

= TOP 6) Leitwertsensor =
Ein Leitwertsensor wäre wünschenswert, um die Wasserqualität zu überprüfen und die Kaffeemaschine bei Befüllung mit Wasser, das nicht der gewünschten Qualität entspricht abzuschalten. Hierauf liegt bei diesem Projekt aber nicht der Fokus, das Ziel wird verfolgt, sollte genügend Zeit dafür zur Verfügung stehen.

= TOP 7) Themen für nächste Rücksprache =
In diesem Termin wurden noch vorhandene Unklarheiten beseitigt und weiter Klarheit über das kommende Vorgehen geschaffen. Bis zur nächsten Rücksprache sollen die Teilnehmer eine fertige Aufgabenanalyse, die Zielvereinbarung für dieses Projekt und einen Projektplan vorlegen.