Inhaltsverzeichnis

1  Einleitung  6

1.1  Allgemeine Einleitung  6

1.2  Sonstiges  7

2  Die Mess- und Prüfverfahren im Überblick  9

2.1  Temperaturerhöhung  9

2.1.1  Anwendungsbereich und Zweck  9

2.1.2  Prüfverfahren  9

2.2  Strombelastbarkeit  10

2.2.1  Anwendungsbereich und Zweck  10

2.2.2  Prüfverfahren  10

2.3  Stromimpulsverhalten  10

2.3.1  Anwendungsbereich und Zweck  10

2.3.2  Prüfverfahren  11

3  Grundlegender Aufbau des Prüfstandes  12

3.1  Mechanik  12

3.1.1  Anforderungen  12

3.1.2  Prüfstandsaufbau  13

3.2  Elektrik  14

3.2.1  Anforderungen  14

3.2.2  Elektrischer Prüfaufbau  15

3.3  Software  17

3.3.1  Allgemeines und Vorgaben  17

3.3.2  Programmablaufpläne  18

3.3.3  Aufbau der Prüfapplikation  21

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Inhaltsverzeichnis

4  Umsetzung  22

4.1  Mechanik  22

4.1.1  Prüfraum  22

4.1.2  Prüfeinsatz  26

4.1.3  Anbauelemente  27

4.2  Elektrik  28

4.3  Software  29

4.3.1  Prüfung konfigurieren  30

4.3.2  Prüfung starten  34

4.3.3  Prüfung verwalten  37

5  Schlussbetrachtung  38

6  Literaturverzeichnis  39

7  Anhang  41

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Abbildungsverzeichnis   

1.1  Ansicht des Grundaufbaus in Inventor  7

3.1  Prüfraumskizze: Lage des Prüfeinsatzes im Prüfraum  13

3.2  Typische Messanordnung  15

3.3  Programmablaufplan: Unterprogramm Temperaturerhöhung  18

3.4  Programmablaufplan: Unterprogramm Strombelastbarkeit  19

3.5  Programmablaufplan: Unterprogramm Stromimpulsverhalten  20

4.1  Ansicht des Grundaufbaus in Inventor  22

4.2  Detailaufnahme: Befestigung der Flächenelemente  23

4.3  Ansicht des Prüfstandes ohne Anbauelemente  23

4.4  Ansicht des Prüfstandes von oben  24

4.5  Ansicht des Deckels in verschiedenen Positionen  25

4.6  Ansicht des Prüfeinsatzes mit Prüftisch und Prüfling  26

4.7  Prüfstand mit eingesetzem Prüfeinsatz  26

4.8  Seitliche Ansicht des Prüfstandes mit Anbauelementen  27

4.9  Kabelsockel für Binder mit Nutstein  28

4.10  Quellcode der Kanalüberprüfung  31

4.11  Fenster zur Eingabe der Prüfparameter  32

4.12  Übersicht der Treiber-VIs  34

4.13  Quellcode zum Auslesen der Geräteinformationen der Stromquelle  35

4.14  Ansicht der Messdaten in DIAdem  35

4.15  Ansicht der Messdaten in LabVIEW  36

4.16  Vorlage eines Berichts in DIAdem  37

4.17  Ansicht eines fertigen Beispielberichtes  37

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1 Einleitung

1.1 Allgemeine Einleitung

Im Rahmen meines Studiums und dem SolarCar Projekt der Hochschule Bochum habe ich gute Kontakte zu der Firma National Instruments in München aufbaut. Mit deren Unterstützung wurde es mir ermöglicht, zahlreiche Lehrgänge zu ihren Softwareprodukten LabVIEW und DIAdem zu besuchen. Aufgrund der guten Erfahrungen stand recht früh für mich fest, das ich mein Wissen in dem Bereich gerne vertiefen möchte. In meinem Praxissemester bei der Firma EDAG bekam ich dann Einblicke in das Thema Prüfstandstechnik und Anlagenbau. Deshalb war mein Ziel, ein Thema für meine Diplomarbeit zu finden, das möglichst beide Themengebiete beinhaltet. Auf der Suche nach einer passenden Aufgabenstellung habe ich unter anderem von der Leopold Kostal GmbH & Co. KG einen Themenvorschlag bekommen.

Für das Zentrallabor in Lüdenscheid sollte ein Prüfstand zur Temperaturmessung konstruiert und programmiert werden.

Die Aufgabenstellung entsprach meinen Vorstellungen und nach dem Bewerbungsgespräch konnte ich mir gut vorstellen, meine Arbeit in dieser Firma zu schreiben. Die Diplomarbeit enthält sowohl einen Mechanik-, Elektrik- als auch Informatikanteil, so dass sie als Abschlussarbeit zum Studiengang Mechatronik sehr gut geeignet ist.

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1.2 Sonstiges

Die Aufgaben wurden selbstständig am Standort Dortmund durchgeführt und regelmäßig mit dem späteren Prüfingenieur und dem Leiter des Zentrallabors, Herrn Andresen abgesprochen. Der gesamte Prüfstand wurde mit der Software Inventor von Autodesk konstruiert und anhand der Zeichnungen gebaut. Der Zusammenbau, sowie sämtliche mechanische Arbeiten wie fräsen, sägen, bohren und Gewinde schneiden wurden selbstständig durchgeführt. Die Programmierung erfolgte in LabVIEW 2010 und DIAdem 2010. Zur Versionsverwaltung wurde ein Subversion-Server aufgesetzt und genutzt. Die Diplomarbeit selbst wurde in Latex geschrieben. Der Grundaufbau wurde anhand der Diplomarbeit von Tobias Erbsland [8] erstellt.

An dieser Stelle möchte ich außerdem auf folgende Bücher verweisen, die für die Erstellung meiner Arbeit direkt oder indirekt hilfreich waren:

• Bachelor-, Master- und Doktorarbeit: Anleitungen für den naturwissenschaftlich-

technischen Nachwuchs [9]

• Kochbuch für LaTeX [6]

• LATEX - Einführung in das Textsatzsystem [7]

• LaTeX - kurz & gut [11]

• Subversion 1.5: Das Praxisbuch [4]

• GUI-Design [13]

• Einführung in LabVIEW [10]

• Handbuch für die Programmierung mit LabVIEW [5]

• LabVIEW: Advanced Programming Techniques [12]

• The LabVIEW Style Book [3]

Es wurde bei dieser Diplomarbeit darauf verzichtet, den kompletten Quellcode im Anhang anzufügen, da LabVIEW eine graphische Programmiersprache ist. Es wurde an einem Arbeitsplatz mit der Auflösung von 1680x1050 Pixeln programmiert, so dass die „Bilder“ sehr groß sind. Insgesamt lässt sich zudem sagen, dass ein komplexes LabVIEW-Programm sich nur sehr schwer durch den ausgedruckten Code dokumentieren lässt. Der Code wird auszugsweise in der Diplomarbeit präsentiert, sowie der grobe Aufbau beschrieben. Das Kolloquium soll dann die Möglichkeit des tieferen Einblicks in den Quellcode geben.

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2 Die Mess- und Prüfverfahren im Überblick

Mit dem Prüfstand sollen insgesamt drei verschiedene Prüfungen durchgeführt werden können. Diese sind größtenteils in den entsprechenden DIN Normen [1, 2] beschrieben. Im folgenden Abschnitt werden kurz das Ziel der jeweiligen Prüfung sowie der Vorgang selbst beschrieben.

Als Grundlage für jede Messung dient mindestens ein vorbereiteter Prüfling. Dieser ist mit einer Konstantstromquelle verdrahtet und wurde mit einem oder mehreren Tem-peratursensoren am voraussichtlich heißesten Punkt des Bauteils versehen. Zusätzlich steht ein Temperatursensor zur Messung der Umgebungstemperatur zur Verfügung.

2.1 Temperaturerhöhung

2.1.1 Anwendungsbereich und Zweck

Das Ziel der Prüfung ist es festzustellen, ob Bauelemente bei Raumtemperatur durch Einwirkung eines festgelegten Stromes eine festgelegte Temperaturerhöhung nicht überschreiten.

2.1.2 Prüfverfahren

Der Prüfling wird mit einem festgelegten Strom belastet, bis Temperaturstabilität erreicht ist.

Nach Erreichen der Stabilität ¹ ist der Strom eine festgelegte Dauer beizubehalten.

¹ Temperaturstabilität ist erreicht, wenn die Temperaturerhöhung von drei aufeinander folgenden Messungen im Intervall von 5 min kleiner als 2 K ist.

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