In der Lehrwerkstatt erhalten wir des Öfteren Projektaufträge bei welchen wir zuerst mal die Ausgangslage verstehen müssen und dann geht es gemäss Pflichtenheft an die Erarbeitung von Lösungsvorschlägen. Von Herr M. Oberholzer bekamen wir einen interessanten Auftrag: 

Bis anhin wurde die Breite des Schweiss-Drahtes mittels Mikrometer ausgemessen, dafür musste sich die ganze Maschine im ausgeschalteten Zustand befinden. Ich durfte mit Unterstützung von Stephan Frey einen Prototypen entwickeln. Durch die geplante Erneuerung sollte das mühselige von Hand zu messende Breite des Drahtes entfallen, da jene neu während der Betriebszeit automatisch gemessen werden kann. Das Ganze könnte eigentlich relativ simpel aufgebaut werden, man braucht einen induktiven Sensor, eine vierstellige Anzeige und eine Schaltung welche den vom Sensor erhaltenen Wert in eine Zahl zwischen 1.7 mm und 2.3 mm umwandelt und an der Anzeige wieder gibt. Was nach wenig klingt verwandelt sich in Realität schnell zu einem grossen Aufwand. Da wir keine einzige 4 Stellige Anzeige finden konnten, welche den gestellten Ansprüchen gerecht wurde, entschieden wir uns für eine eigene Anzeige mit vier Siebensegmenten zu entwickeln, was schlussendlich den grössten Teil des Projekts darstellte. Das Ganze wurde folgendermassen realisiert: Der Draht drückt eine Stahlkonstruktion nach vorne, dadurch wird der Abstand von der Stahlkonstruktion zum Sensor verkleinert. Dieser Abstand wird von dem induktiven Sensor gemessen und in einem Bereich von 0-60.00 mV ausgegeben, je breiter der Draht ist, desto kleiner wird der Abstand vom Sensor zur Stahlkonstruktion. Je kleiner der Abstand ist, desto grösser ist die Spannung welche der Sensor liefert. Was heisst: Ist der Draht 1.700 mm breit liefert der Sensor einen Wert von 60.00 mV. Der etwas kniffligere Teil ist nun von den 60.00 mV auf die gewünschten 1.700 mm bzw. 170.0 mV zu kommen. Dies konnte mithilfe von einer Subtrahier-Schaltung gelöst werden. Wie der Name der Schaltung schon verrät, werden die am Eingang anliegenden Spannungen voneinander subtrahiert, sprich abgezogen. Am einen Eingang liegen die 60 mV an und am zweiten wird eine Spannung von 5 V auf 230 mV herunter geteilt, dann werden von den 230 mV die 60 mV abgezogen und man erhält die gewünschten 170 mV, welche von der Anzeige angezeigt werden. Wird nun der Abstand von Sensor zur Stahlkonstruktion verändert, bspw. auf einen Abstand von 1.9 mm, gibt der Sensor eine Spannung von 40 mV aus, welche dann anstelle der 60 mV am Subtrahierer an liegen, 230 mV – 40 mV ergeben dann eine Spannung von 190 mV welche an der Anzeige als 1.9 mm ausgegeben werden. Schlussendlich entstanden 3 unterschiedliche Printen:

Der Speisungsprint: Das Messgerät wird mit 24 V gespiesen, da die Betriebsspannung des Sensor 24 V ist. Der Speisungsprint ist dafür zuständig die 24 V auf +-15 und +-5 V zu reduzieren, welche nötig sind um alle Bauteile mit der richtigen Spannung zu versorgen.
Subtrahierer-Umwandlungsprint: Die Funktion dieses Prints ist, die vom Sensor erhaltene Spannung anzupassen und umzuwandeln um sie an den sieben Segmenten anzuzeigen.
Der Anzeigeprint zeigt den vom Umwandlungsprint erhaltenen Wert an.

Wie bereits oben erwähnt, ist dies erst der Prototyp, der in ein passendes Gehäuse montiert wird. Als nächstes wird das Ganze an einer Maschine auf dem Prüfstand getestet. 

Für mich war es sehr interessant und spannend so etwas entwickeln zu dürfen, auch war es ein kleiner Einblick und eine Art Testlauf für die IPA, welche in einem Jahr auf mich zukommen wird.

Pascal Steiger (Elektroniker 3 Lj.)