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Power-to-Unlock Magnetverriegelung
Elektrotechnik
Systems Engineering
01.10.2022 - 14.03.2023
Studiengang
Elektrotechnik (B.Eng.)Projektbeschreibung
Das Projekt umfasst die Entwicklung eines Magnetschlosses, das durch Permanentmagnete dauerhaft energieaufwandslos zugehalten wird und durch Ansteuern eines Elektromagneten geöffnet werden kann, sowie eine Messfunktion besitzt, die den Öffnungszustand der Türe anzeigen kann.
Zudem wurde im Rahmen des Projekts neben einem Prototypen eine Nachbauanleitung angefertigt, mit der Laien das System kopieren und an die jeweiligen Gegebenheiten und Wünsche anpassen können.
Beteiligte Personen
| Studierendengruppe: | Marco Bergner, Stefan Duttler, Elias Schwarz |
| Betreuer: |
Veranstaltung
Systems Engineering 1 (IK)
Laufzeit
WS 2022/23
Anforderungen
- stromlose Verriegelung ohne mechanisch bewegliche Komponenten mit 50 N Haltekraft im Ausgangszustand
- Kraftfreies Öffnen bzw. Aufstoßen der Türe bei Bestromen des Elektromagneten
- Energieersparnis gegenüber herkömmlichen elektromagnetischen Verriegelungen
- Ermittlung und Anzeige des tatsächlichen Öffnungszustands
- kompaktes Gehäuse für Montagemöglichkeit an Schrank- und Zimmertüren
- Möglichkeit des einfachen, kostengünstigen und sicheren Nachbaus
Umsetzung
Permanetmagnet
2 Neodymmagnete in U-Konstruktion aus Vierkannteisen eingebettet
(hält von selbst zusammen)
- U-Konstruktion bietet mech. Schutz der Magnete und ist notwendig für selbstständige Abstoßung vom Elektromagnet
- wird mit Gehäuse am Türblatt befestigt
Elektromagnet
U-Eisenkern mit 2 Spulen an Schenkeln
- U optimalerweise aus Stahlplatte gefräst oder alternativ aus Vierkannteisen zusammenschraubbar
- Einfache Fertigung der Spulen durch 3-D-gedruckte Wickelhülsen und Bohrmaschinenadpter
- "Wickelhülse (c) Elias Schwarz"
- Montage mit Gehäuse im Türrahmen
Gehäuse
- 3D-Druck (PLA oder Tough-PLA)
- ohne Stützstruktur sehr einfach, auch mit Einsteiger-Drucker druckbar
Steuerung
Aufsteckplatine für Arduino Uno oder seperate Platine zum Anschluss an beliebigen Microcontroller
- Messung: Induktivitätsermittlung mithilfe bekannter Kapazität und gemessener Ressonanzfrequenz eines LC-Schwingkreises
- Pulsbeaufschlagung der parallelen Elektromagnetspule und Kapazität
- pulseIn()-Funktion misst am Microcontroller-Eingang die halbe Periodendauer über Signal des Komparators LM393
- Ansteuerung eines p-Kanal MOSFET über NPN-Transistor, der bei Tastendruck vom Microcontroller angesteuert wird
- Spule liegt dadurch für Induktivitätsmessung auf Masse
- Diode zum Schutz parallel zur Elektromagnetspule
