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Regelung einer Rollenpumpe

Heil, Markus (1995):
Regelung einer Rollenpumpe.
Technische Universität Darmstadt, [Diploma Thesis or Magisterarbeit]

Abstract

Zusammenfassung:

Die Aufgabe dieser Diplomarbeit besteht darin, das Verhalten einer industriell gefertigten Rollenpumpe (Peristaltikpumpe) zu untersuchen und mit Hilfe einer elektronischen Regelung einen konstanteren Volumenstrom zu erreichen. Aufgrund des Ausfahrens der Rollen aus dem Andruckbereich des Schlauchs erleidet der Volumenstrom einen Einbruch bis fast auf den Nullpunkt. Dieses Verhalten ist in der Geometrie der Pumpe begründet. Daher kann dieser Effekt durch eine elektronische Regelung nicht verhindert werden; im Rahmen dieser Arbeit sollte es aber gelingen, den Effekt für kleine Geschwindigkeiten deutlich zu reduzieren. Ebenso sollte die Konstanz des Volumenstroms für Zeiten verwirklicht werden, die größer sind als eine Umdrehung.

Neben der Messung der Motorspannung, des Motorstroms und der Drehzahl lag der Schwerpunkt bei der Messung des Volumenstroms. Dieser ist proportional dem Druckabfall an einem Strömungswiderstand, der mit Hilfe eines Differenzdrucksensors gemessen wurde. Die Konstanz des Volumenstroms für Zeiten, die größer sind als eine Umdrehung, wurde durch eine Drehzahlregelung des Motors erreicht. Gemessen wird die Drehzahl mit einem Digitalencoder auf der Motorwelle; die Genauigkeit für den Volumenstrom liegt bei ca. fünf Prozent im gesamten Förderbereich. Um den Volumenstrom für Zeiten, die kleiner sind als eine Umdrehung, konstanter zu halten, wird dem Sollwert für die Drehzahlregelung ein Geschwindigkeitsfeld überlagert, das den Pumpenkopf beim Ausfahren aus dem Schlauch schneller drehen läßt. Hierdurch wird der kritische Bereich für den Volumenstrom schneller durchlaufen und der Einbruch minimiert. Bei größeren Geschwindigkeiten hat diese Erhöhung des Sollwertes keine Bedeutung mehr, da die Zeitkonstanten des Systems zu groß sind.

Technische Daten:

* Peristaltikpumpe mit 2 Rollen

* Förderbereich, 8ml/min-650ml/min

* DC-Motor 24V, 15W

* Digitalencoder mit 100 Impulsen pro Umdrehung

* Microcontroller OKI MSM 66x207

* Regelalgorithmus PID digital

Item Type: Diploma Thesis or Magisterarbeit
Erschienen: 1995
Creators: Heil, Markus
Title: Regelung einer Rollenpumpe
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Die Aufgabe dieser Diplomarbeit besteht darin, das Verhalten einer industriell gefertigten Rollenpumpe (Peristaltikpumpe) zu untersuchen und mit Hilfe einer elektronischen Regelung einen konstanteren Volumenstrom zu erreichen. Aufgrund des Ausfahrens der Rollen aus dem Andruckbereich des Schlauchs erleidet der Volumenstrom einen Einbruch bis fast auf den Nullpunkt. Dieses Verhalten ist in der Geometrie der Pumpe begründet. Daher kann dieser Effekt durch eine elektronische Regelung nicht verhindert werden; im Rahmen dieser Arbeit sollte es aber gelingen, den Effekt für kleine Geschwindigkeiten deutlich zu reduzieren. Ebenso sollte die Konstanz des Volumenstroms für Zeiten verwirklicht werden, die größer sind als eine Umdrehung.

Neben der Messung der Motorspannung, des Motorstroms und der Drehzahl lag der Schwerpunkt bei der Messung des Volumenstroms. Dieser ist proportional dem Druckabfall an einem Strömungswiderstand, der mit Hilfe eines Differenzdrucksensors gemessen wurde. Die Konstanz des Volumenstroms für Zeiten, die größer sind als eine Umdrehung, wurde durch eine Drehzahlregelung des Motors erreicht. Gemessen wird die Drehzahl mit einem Digitalencoder auf der Motorwelle; die Genauigkeit für den Volumenstrom liegt bei ca. fünf Prozent im gesamten Förderbereich. Um den Volumenstrom für Zeiten, die kleiner sind als eine Umdrehung, konstanter zu halten, wird dem Sollwert für die Drehzahlregelung ein Geschwindigkeitsfeld überlagert, das den Pumpenkopf beim Ausfahren aus dem Schlauch schneller drehen läßt. Hierdurch wird der kritische Bereich für den Volumenstrom schneller durchlaufen und der Einbruch minimiert. Bei größeren Geschwindigkeiten hat diese Erhöhung des Sollwertes keine Bedeutung mehr, da die Zeitkonstanten des Systems zu groß sind.

Technische Daten:

* Peristaltikpumpe mit 2 Rollen

* Förderbereich, 8ml/min-650ml/min

* DC-Motor 24V, 15W

* Digitalencoder mit 100 Impulsen pro Umdrehung

* Microcontroller OKI MSM 66x207

* Regelalgorithmus PID digital

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Differenzdruckmessung, Drehzahlregelung, Durchflussmessung, Peristaltikpumpe, PID-Regler, Regelung digital, Rollenpumpe
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design (dissolved 18.12.2018)
Date Deposited: 04 Oct 2011 10:47
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1274

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 09-05-1995

Ende Datum: 01-08-1995

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Automatisierungstechnik (Dipl.)

Abschluss: Diplom (AUT)

Identification Number: 17/24 EMKD 1274
Referees: Schnell, Dipl.-Ing. Götz and Cramer, Prof. Dr.- Bernhard
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