Diplom- und Abschlussarbeiten (2021/22)
Entwicklung eines Differenzthermoanalytikmessgerätes (DTA)
Projektleiter
Roman Redl
- Zuständig für das Erstellen der Schaltpläne und Verkabelung der Apparatur sowie die Regelung mittels PID-Regler - Versuchs- und Datenauswertung
Mitarbeiter
Sebastian Matt
- Zuständig für die Fertigung der 3D-Skizzen und Konstruktion des Differenzthermoanalytikgerätes - Versuchs- und Datenauswertung
Zielsetzung
Die Zielsetzung ist die Entwicklung eines Eigenbaumessgerätes zur Untersuchung von unterschiedlichen Kunststoffproben mittels Differenzthermoanalytik.
Problemstellung
Die Diplomanden müssen recherchieren, wie eine DTA aufgebaut ist, nach welchem Messprinzip die Methode funktioniert und wie ein Messsignal linearisiert wird. Darüber hinaus muss beachtet werden, dass passende Bauteile bestellt und richtig eingebaut werden. Nach Beendigung des Zusammenbaus des Messgeräts wird dieses in Betrieb genommen und auf seine Funktionalität überprüft.
Ergebnisse
Der Prototyp schafft es genaue Angaben zu Phasenübergängen von Salzen und Kunststoffen aller Art zu geben. Egal ob Glas- oder Schmelztemperaturen, das DTA-Messgerät zeichnet charakteristische Temperaturverläufe von unterschiedlichen Substanzen auf.
Prototype
Der Prototyp besteht aus mehreren Teilen:- der Heizkammer,- dem Geräteblock mit Elektronik- und Steckplatine + Arduino. Der Arduino kommuniziert mit dem Laptop und der Heizeinrichtung zur genauen Datenerfassung und Kontrolle der Heizleistung. Je nachdem welche Werte dem Arduino-Sketch vorgegeben wird, verändern sich die Heizparameter und somit die Genauigkeit mit der die Heizkammer geheizt wird. Im Inneren des Geräteblocks stellen mehrere elektronische Komponenten ein sicheres Aufheizen bereit. Beide Pt1000-Widerstände befinden sich in der Heizkammer und kommunizieren mit dem Arduino über die Brückenschaltung (siehe Erklärung oben).
Prototyp desDifferenzthermoanalytikmessgerätes
Technologien
Brüchschaltung nach Wheatstone
Brückenschaltung: Die Wheatstonesche Messbrücke ist eine Messeinrichtung zur Messung von: - elektrischen Widerständen ohmscher Art (Gleichstromwiderstand), - kleinen ohmschen Widerstandsänderungen als Funktion der Differenzspannung. Sie ist aufgebaut aus vier Widerständen, wobei wir zwei Widerstände als Messfühler (Pt1000 Messfühler) verwenden.
Pt1000 Messwiderstände
Pt1000-Widerstände: Platin-Messwiderstände sind Temperatur-Sensoren, die als Messeffekt die Abhängigkeit des elektrischen Widerstands von der Temperatur bei Platin anwenden.
PVC DTA-Messsignal
DTA-Messprinzip: Die Differenz-Thermoanalyse (DTA) ist ein thermisches Verfahren zur Materialanalyse. Sie gehört zur Gruppe der Methoden der thermischen Analyse. Die DTA nutzt die Tatsache eines charakteristischen Energieumsatzes beim Phasenübergang zur qualitativen und quantitativen Analyse. Die Messung basiert auf einem Vergleich der Temperaturen der Probe und einer ausgewählten Referenzsubstanz in einer symmetrischen Messkammer.