Konzeption und Realisierung eines Messsystems zur Erfassung der Temperatur einer Reparaturvorrichtung für Faserverbundmaterialien

Faserverstarkte Kunststoffe sind wichtige Leichtbaumaterialien fur die Konstruktion wirtschaftlicher und nachhaltiger Strukturen. Die Reparatur dieser ist jedoch aufwendig und teuer, was sie in ihrer Anwendbarkeit einschrankt. Wahrend des gesamten Reparaturvorgangs ist eine genaue Kenntnis der Temperatur notwendig. Die Entwicklung eines geeigneten Messgerats ist Bestandteil dieser Arbeit. Die einzige Moglichkeit eine Temperatur bis 250 °C zu einem Digitalwert wandeln zu konnen, besteht in einer Digitalisierung, die nicht vor Ort geschieht, weshalb zunachst eine analoge Elektronik verwendet wird. Zur Wandlung der Temperatur in ein Spannungssignal werden Pt100-Widerstande (Widerstand aus Platin mit einem genormten Widerstand von 100 bei 0°C, sowie genormten Temperaturkoeffizient und Toleranzen) als Sensoren verwendet. Zur Einhaltung der geforderten Toleranzen (+/-5 %) wird die Vierdraht-Methode angewandt. Um die Kosten niedrig zu halten, wird eine einfache Operationsverstarkerschaltung genutzt, um die fur das Verfahren benotigte Konstantstromquelle zu realisieren. Das schwache Spannungssignal des Widerstandes muss durch eine Intrumentierverstarkerschaltung aufbereitet werden. Zur Vereinfachung wird der Eingangsspannungsbereich mit 100 mV bis 200 mV (bei 1 mA Treiberstrom) festgelegt. Dieser Bereich wird auf 0 V bis 3 V gebracht und entspricht damit 0 °C bis 266,5 °C. Zur Eliminierung von Hochfrequenzstorungen werden verschiedene Techniken verwendet. Fur die Ubertragung von Temperaturdaten an den Regler (ein Computer) wird ein geeigneter Mikrocontroller benotigt. Zudem muss er ausreichend Anschlusse und Schnittstellen besitzen und auch in nachster Zeit erhaltlich sein, da eine spatere industrielle Anwendung angedacht ist. Zum Einlesen und ubertragen der Information uber USB wird ein Programm geschrieben. Ein externes Display erlaubt das Debuggen des Programms und die spatere Verwendung als autarkes System.