AVS Römer Elektronisches Dosierventil
Patricia Viebke, 15.06.2023
Mithilfe des Pumpenprüfstandes werden neue Erkenntnisse bezüglich des elektronischen Dosierventils von AVS Römer gesammelt.
Der Prüfstand verfügt über ein Messbalkon für die spätere Kalibrierung von Drucksensoren. Damit ein Druckaufbau ermöglicht wird, ist ein Magnetventil verbaut, welches als Sperrventil fungiert. In dem parallelen Strang des Druckbalkons befindet sich das AVS Römer Dosierventil. Durch eine Benutzeroberläche wird das elektronische Dosierventil schrittweise geschlossen, so dass durch den Drucksensor p eine Druckerhöhung gemessen wird.
Der Prüfstand ist im aktuellen Aufbau auf 13 bar abgesichert. Der maximale Druck von 13 bar wird erreicht bei einer Pumpendrehzahl von 1400 und dem vollständig geschlossenen Dosierventil. Für das vollständige Schließen werden 1000 Halbschritte eingegeben. Beim Ansteuern des Dosierventils fällt auf, dass wenn das Ventil die maximale Öffnung/Schließung erreicht hat ein stärkeres Vibrieren wahrzunehmen ist.
Von AVS Römer gibt es die Information, dass das Dosierventil 290 Schritte, also 580 Halbschritte fährt. Es besteht jedoch die Annahme, dass die Halbschrittzahl nicht stimmt, sondern höher liegt. Mit dem Prüfstand wird die Halbschrittzahl überprüft.
Die Pumpe wird auf 1400 gebracht und das Dosierventil ist vollständig geöffnet. Das Dosierventil wird in 50 er Schritten angesteuert, bis eine Druckänderung zu messen ist. Eine Druckerhöhung ist zwischen 200 und 250 Halbschritten wahrzunehmen. Der genaue Wert wurde nicht ermittelt. Das bedeutet, dass die Spindel einen Leerlauf von etwa 200 Halbschritten vor dem Wasserkanal hat. Nachdem ein Leerlauf über dem Kanal vorhanden ist, wird im nächsten Schritt überprüft, ob unterhalb des Kanals ebenfalls zusätzlich Schritte gefahren werden.
Hierfür wird der Prüfstand auf Maximaldruck gebracht, also das Dosierventil vollständig geschlossen mit 1000 Halbschritten. Anschließend wird in 20er Halbschritten das Dosierventil geöffnet. Es zeigt sich bereits eine Druckänderung nach 20 Halbschritten.
Im letzten Schritt wird mechanisch nachgerechnet. Der Hub pro Schritt ist dem Datenblatt des AVS Dosierventils zu entnehmen und entspricht h = 0,0127 mm. Bei vollständigem Schließen ist ein Abstand von 11,88 mm zu messen.
Durch Multiplikation der Schritte mit dem Faktor 2 erhält man 916 Halbschritte. Durch direktes Öffnen/Schließen von 916 Halbschritte, ist nur das Summen während es Vorgangs wahrzunehmen. Am Ende ist ein sehr kurzes Vibrieren zu fühlen, dass auf den Endzustand hinweist.
Florian Todenhagen, 14.02.2023
Bei der aktuellen Betriebssoftware gibt es den Verdacht, dass die Software "schneller" als das elektronische Dosierventil [AVS-Römer, Seite 257] ist. Daher ist zu klären mit welcher Frequenz das elektronische Dosierventil arbeitet, bzw. arbeiten kann und diese muss mit der Frequenz der Ansteuerung aus der Betriebssoftware verglichen werden.
Florian Todenhagen, 21.12.2022
Nach Aussage von Herr Pichler (AVS Römer) beträgt die maximale Schrittzahl des elektronischen Dosierventils [AVS-Römer, Seite 257] 290 Motorschritte.
Florian Todenhagen, 13.12.2022
Das bisher verbaute Dosierventil [AVS-Römer, Seite 253] soll am Donnerstag, den 15.12.2022, durch das elektronische Dosierventil [AVS-Römer, Seite 257] ersetzt werden. Die elektronischen Verbindungen des bisher verbauten Dosierventils werden aus dem System entfernt.
Florian Todenhagen, 01.12.2022
Die hier betrachtete Betriebssoftware ist das von Jan Budnik erstellte Programm, welches auf dem Laptop im Labor gespeichert ist. Dieses ist auf dem Stand vom 16.05.2022 und entspricht der Dokumentation von Jan Budnik [85].
Die Bereiche von Interesse in der Software sind die, welche nötig sind, um das alternative Drosselventil (RFD-058-P315-6ff) mit Schrittmotor (SM149-25T-43) ansteuern zu können.
Hierfür muss zunächst die Regelung und Ansteuerung des bisher verbauten elektronischen Dosierventils [85] ausfindig gemacht und analysiert werden. Analyse der interessanten Bereiche
Die Regelung des bisher verbauten Dosierventils [85] befindet sich ab Zeile 1265 im Programmcode.
Die Ansteuerung geschieht über die Operation „app.dosierventilSollIntern“.
Die aktuelle Stellung des Dosierventils wird in „app.dosierventil.Value“ gespeichert.
Das Dosierventil [85] wird über einen Spannungsbereich von 0 V bis 9,9 Volt angesteuert. Die Visualisierung erfolgt in Zeile 786.
Das alternative Drosselventil wird über einen Schrittmotor gesteuert.
Somit muss die Betriebssoftware dahingehend angepasst werden, nicht einen höheren oder niedrigeren Spannungswert auszugeben, sondern ob das Drosselventil geschlossen oder geöffnet werden soll, bzw. auf welchen Wert das Drosselventil eingestellt werden soll. Hierfür muss die aktuelle Stellung des Drosselventils gespeichert werden.
Armin Rohnen, 01.07.2022
Im Vorfeld ist zu klären:
- Terminabsprache mit Jan Budnick, um die Labormaschine zu betreiben
- eine Idee wie die Temperatur an dem Ventil und dem Schrittmotor gemessen kann, was für ein Sensor kann wie daran angebracht werden um Temperaturen einigermaßen korrekt zu messen
- was für eine Messtechnik wird benötigt
- wenn Armin Rohnen benötigt wird, eine Terminabsprache mit ca. 2 bis 3 Wochen Vorlauszeit benötigt
- wie wird der Aufbau mechanisch gehalten?
- Verlegung der Dampfleitung über das Dosierventil
1. Versuch
- Bestimmung der Temperatur am Dosierventil und am Schrittmotor im geschlossenen Zustand und bei Boilerdruck 1500 mbar
- Messen der Temperaturen, 2 Messwerte je Sekunde, 1 Stunde Messzeit und danach prüfen ob der Temperaturverlauf auf einen Endwert zugelaufen ist.
- Wenn eine Endtemperatur noch nicht bestimmt werden kann, den Versuch mit längerer Messzeit wiederholen. Dazu muss zuvor das System erkaltet sein.
- Wenn eine Endtemperatur erreicht ist Versuch 2 durchführen
2. Versuch
- Feststellung ob das elektronische Dosierventil bei Dampftemperatur dicht geschlossen wird
- 150 Schritte öffnen, und 1, 2, 3, ... 10 Minuten Dampf auslassen
- 150 Schritte schließen, dann sollte eigentlich kein Dampf mehr austreten
- weitere x Schritte schließen bis dass gesichert kein Dampf mehr austritt
- Mit Schritt 3.) ermitteln um wieviel Schritte mehr geschlossen werden muss um ein gesichertes Schließen zu erreichen
- Bei diesen Vorgängen die Temperaturen mit messen, deren Verlauf und deren maximale Endtemperatur ermitteln.
- Die Schritte 1.) bis 3.) 3 bis 5fach wiederholen
- Durchführung bei kaltem Dosierventil, bei der zuvor ermittelten Endtemperatur, und auf maximaler Endtemperatur.
3. Versuch
- Feststellung ob Dosierventil nach Abkühlung wieder geöffnet werden kann
- Über Versuch 2 das Dosierventil in maximal Endtemperatur dicht verschließen.
- Das Dosierventil auf Raumtemperatur abkühlen lassen.
- 150 Schritte öffnen, und 1, 2, 3, ... 10 Minuten Dampf auslassen
- 150 Schritte schließen, dann sollte eigentlich kein Dampf mehr austreten
- weitere x Schritte schließen bis dass gesichert kein Dampf mehr austritt
- Mit Schritt 3.) ermitteln um wieviel Schritte mehr geschlossen werden muss um ein gesichertes Schließen zu erreichen
Armin Rohnen, 13.05.2022
Abschließende Tests für die weitere Nutzung erforderlich:
- Dichtheit bei Wasserdruck bis zu 12 (16) bar
- Verwendbarkeit als Dampfhahn zur Realisierung der Softopen-Funktion
Armin Rohnen, 17.04.2022
Schaltung für AVS Römer elektronisches Dosierventil AVS Römer bietet mit dem Elektronischen Dosierventil (Teile Nr. EFC-20-958P310-6FF, Bestell-Nr. 691803-03D) ein Dosierventil an, welches direkt als Schrittmotor angesteuert werden kann.
Dieses Dosierventil ist kleiner als das bisher verwendete Dosierventil, welches mit einem Spannungssignal 0 bis 10 V angesteuert wird.
Für die Ansteuerung des Dosierventils wird eine MCU und das Bauelement L293D benötigt. Die Beschaltung erfolgt gemäß dem nebenstehenden Schaltplan.
Das MicroPython Modul avs_schrittmotor.py stellt die erforderlichen Funktionen für die Ansteuerung des Dosierventils zur verfügung.
Über import avs_schrittmotor
pins = [7, 8, 9, 10]
out = avs_schrittmotor.setup(pins)
seq = avs_schrittmotor.avs_sequenz()
seq_pos = -1
werden die Definitionen und die Pinbelegung der MCU initialisert. Die PIN-Nr sind in den Vektor pins einzutragen.
Die Anweisung
seq_pos = avs_schrittmotor.forwardStep(xxx, seq_pos, seq, out)
schließt das Dosierventil um xxx-Schritte, während
seq_pos = avs_schrittmotor.backwardStep(1, seq_pos, seq, out)
das Dosierventil öffnet. xxx ist durch einen ganzzahligen Wert zu ersetzen.
Das Dosierventil ist mit 300 Schritten für vollständiges öffnen/schließen definiert und benötigt je Schritt 1500 us. Dies ergibt 0,45 Sekunden für vollständiges Öffnen bzw. Schließen.
Die Werte sind durch Tests bisher noch nicht nachgewiesen. Subjektiv schließt und öffnen das Dosierventil vollständig.