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Gehäuse-Design

Abbildung 1: Arbeitsablauf für den Entwurf des Gehäuses

Das Gehäuse des Ressourcenwächters wurde durch parametrisches Design in Kombination mit CFD-Simulationen entworfen. Die Entwurfsphase umfasste die folgenden Schritte:

  1. Erster parametrischer Entwurf des Gehäuses in Rhino3D und Grasshopper.
  2. Eine vereinfachte CFD-Simulation mit dem Plugin Butterfly in Grasshopper, um die Auswirkungen der Abwärme des Mikrocontroller-Chips und des Touchscreens auf den Sensor zu bewerten.
  3. Auf der Grundlage der Simulationsergebnisse werden die Parameter angepasst, um das Gehäusedesign zu optimieren.
  4. Nach der Iteration wird die endgültige Version in OpenFOAM v10 mit detaillierteren Einstellungen erneut simuliert, um die Genauigkeit der Simulation zu gewährleisten.
  5. Nach dem 3D-Druck des Gehäuses wurde mit den Temperatursensoren validiert, wie sich die Abwärme auf die Sensoren auswirkt.

Das Ziel des oben beschriebenen Arbeitsablaufs besteht darin, die Auswirkungen der durch den Mikrocontroller und den Touchscreen erzeugten Abwärme (siehe Foto aus der Thermokamera unten) auf die Genauigkeit der Temperaturmessung zu minimieren.

Nach der Optimierung werden die Sensoren und der Mikrocontroller in zwei getrennten Kammern untergebracht, so dass die Auswirkungen der Abwärme mit einer Genauigkeit von 0,5 K kontrolliert werden können. Auch die Lüftungsöffnungen wurden entsprechend optimiert.

  • (7) Öffnung für den Schallpegelsensor
  • (9) Lüftungsöffnungen
  • (10) Ein „Leitwerk“, das die Auswirkungen der Abwärme bei ungünstigen Windrichtungen reduziert.
  • (2) Tasten
  • (3) LED-Anzeige
  • (11) RFID (optional)
  • (12) RTC
  • (13) SD-Karten-Modul
  • (14) Microcontroller (ESP32)
  • (15) Fensterkontakt (Reedschalter)
  • (16) Stromversorgung
  • (17) Sensorik
  • (18) Stromsensor
  • (19) Schallpegelsensor
  • (20) Display-Anschlüsse
  • (21) Reservierte Anschlüsse
  • (22) Trennwand zwischen MC-Kammer (A) und Sensorik-Kammer (B)