Einführung:
Bei dem Filter um den es hier geht, handelt es sich nicht um irgendeine Filteranlage, sondern um eine Osmoseumkehrfilteranlage. Diese Anlagen sind von der Filtereigenschaft unschlagbar! Der Filter lässt nur Wassermoleküle durch und sonst nichts. Es wird also alles ausgefiltert, was im Wasser ist, aber nicht hineingehört wie: Viren, Bakterien, Medikamentenrückstände, Nitrit, Nitrat, Blei, radioaktive Teilchen, etc. Zusätzlich sorgt eine Mikrocontrollersteuerung durch gezielte Spülvorgänge dafür, dass sich keine biologischen Verschmutzungen über den Auslassbereich in den Filter zurückbilden können.
Solche Filter werden übrigens auch vom Militär und auf der Weltraumstation ISS verwendet!
25.01.2018
Bereits vorletzte Woche habe ich mit dieser Aufgabe begonnen. Ich habe für den Wettbewerb bei Jugend forscht ein Ventil im Internet gekauft. Damit der Behälter luftdicht bleibt, habe ich in den Deckel ein 12mm Loch gebohrt und dieses Ventil dort hinein geschraubt. In der Zwischenzeit wurde ein Verbindungsstück mit dem 3D Drucker gedruckt, welches den Tank mit dem Schlauch verbindet. Als alles Montiert war, habe ich in den Tank etwas Wasser gefüllt und zusätzlich Druck in den Tank gefüllt, um zu schauen, ob alles dicht und der Tank heile bleibt. Der Tank blieb dann heile, nur das Verbindungsstück aus dem 3D Drucker war etwas unsauber gedruckt, sodass dieses undicht war.
11.01.2018
Heute habe ich im Internet nach Druckventilen gesucht. Dieses Ventil soll dann in den Deckel des Tanks eingebaut werden, damit kein Druck aus dem tank entweichen kann.
04. 01. 2018
Mitlerweile habe ich eine E-Mail von Jugend Forscht bekommen, die besagt dass die Schriftliche Ausarbeitung meines Projektes bis zum 14. 01. 2018 fertig sein muss und auf der Homepage hochgeladen sein muss. Daher habe ich die letzten Änderungen an der Ausarbeitung gemacht und Fehler Korrigiert.
Weihnachtsferien !!!
14.12.2017
Heute hab ich einige Berechnungen mit dem Ohmischen Gesetz (U=R*I) durchgeführt. Zunächst habe ich die Rechnungen mit Taschenrechner auf ein Blatt Papier gemacht und später alles ins PICAXE nachprogrammiert bis die Ergebnisse von der PICAXE mit meinen auf dem Papier übereingestimmt haben.
07.12.2017
Heute habe ich an meinem Steuerungsprogramm für das PPM- Messgerät weitergearbeitet. Letzte Woche habe ich bereits Gleichspannung in Wechselspannung umgewandelt. Heute musste ich daher an der Bestimmung der Spannungsdifferenzen arbeiten. Da PICAXE und jedes Computerprogramm mit Binärcodes aus Einsen und Nullen anstatt von Ziffern wie 2,3,4, usw. rechnet, müssen Dezimalzahlen in Binärcodes umgewandelt werden und anders herum!
30.11.2017
Inzwischen habe ich mir über das Programm Gedanken gemacht, dass von 5 Volt Gleichspannung, 5 Volt Wechselspannung erzeugen soll und die Spannungsdifferenzen berechnen soll. Dazu habe heute eigentlich nur programmiert.
23.11.2017
Nun ist das PPM-Messgerät an der Reihe. Das PPM Messgerät soll später den Reinheitsgehalt des gefilterten Wasser bestimmen und auf dem LCD-Display ausgeben. Da das PPM- Messgerät mit Spannungsunterschieden arbeitet, musste ich heute noch eine Platine löten, die die Spannung verstärkt und die Spannungsdifferenzen, die für den Messvorgang sehr wichtig sind, bestimmt.
09.11.2017
Inzwischen habe ich mich mit dem Osmosefilter bei Jugendforscht 2018 in Bereich Technik angemeldet. Für den Wettbewerb habe ich inzwischen eine 15 DIN A4 Seiten lange Projektbeschreibung verfasst, wo alles über das Steuerprogramm und der Hardware genau erklärt ist. Für den Wettbewerb will ich noch ein PPM Messgerät einbauen, um die Wasserqualität ständig im Blick zu haben. Dafür habe ich im Internet nach einem Verstärker für das PPM Messgerät gesucht.
16.10.2017
Heute hat man mich zu der Siegerehrung bei dem Programmieierwettbewerb "My digital Life" bei der IHK in Detmold eingeladen. Dort habe ich mit dem Osmosefilter den ersten Preis bekommen! Der erste Platz wurde dort mit einem Siegergeld von 150 Euro für mich und 600 Euro für die Schule belohnt!
12.10.2017
Heute habe ich den Filter fertiggestellt! Ich habe das letzte Teil, die Pumpe in den Filter mit eingebaut. Leider kann die Pumpe nicht mehr Druck als ein Bar pumpen, dadurch hat es nicht funktioniert. Deshalb muss ich die Pumpe noch einmal verstärken oder eine andere Lösung finden.
28.09.2017
Heute wurde ich zusammen mit zwei meiner Mitschüler (Matthias Töws und Damian Bender) zu einer Ehrung ins Heinz Nixdorf Museumsforum in Paderborn eingeladen. Wir sind zusammen mit der MINT- AG und unsern Lehrern Herrn Schmidt und Frau Brohl dort hingefahren. Dort waren auch etwa 100 andere Preisträger aus ganz OWL dabei. Nach der Ehrung durch die Regierungspräsidentin Frau Thomann Stahl, der Vize-Präsidentin der Uni Paderborn und den Geschäftsführer des Heinz Nixdorf Museums, hat der ehemalige TV- Physiker Jean Pütz noch eine Show gemacht.
Von Links Jean Pütz, Damian Bender, Matthias Töws, Niklas Kammbach, Regierungspräsidentin Frau Thomann Stahl
20.09.2017
Heute war die LZ (Lippische Landeszeitung) da und hat mein Projekt sich angeschaut. Die Reporterin fand es sehr interessant und es kam ein Artikel darüber in der Zeitung!
Ende Schuljahr 2016/17
13. Bautag
Heute habe ich die Letzten Kleinigkeiten und Details in meinen Programm geändert und bearbeitet. Danach hat es mein Lehrer Herr Schmidt noch überprüft und noch etwas in dem Programm geändert.
Dazwischen:
Da ich mit dem Projekt an einem Programmierwettbewerb teilnehmen möchte, muss der Osmosewasserfilter bis Ende Mai fertig sein. Darum habe ich auch etwas zuhause programmiert, damit ich schneller fertig werde. Heute hatte ich nur noch einen kleinen Rest zu programmieren und ich musste anschließend mein Programm mithilfe einer Experimentierplatine überprüfen.
12. Bautag
Heute habe ich an dem Programm weitergearbeitet. Es steuert jetzt die Grundstellung der Ventile vor dem Filtern und die Beiden Spülungen der gesamten Filteranlage.
<= Das ist der Anfang des Programmes. Dort werden allerdings erst einmal Bedingungen gemacht, damit man die Anschlüsse später besser zuordnen kann. (z.B. Damit man C.1 besser dem Ventil1_M1 zuordnen kann)
<= Hier wird gesagt, dass alle Ventile Low (aus) sind und dass es einen Signalton und einen Text auf dem Display gibt.
Da die AG MINT einmal ausgefallen ist und ich drei Wochen lang ein Praktikum gemacht habe und danach schon Osterferien waren, konnte ich in den letzten 1-2 Monaten nicht an meinen Projekt weiterarbeiten.
11. Bautag
Inzwischen habe ich das mikrocontrollerprogrammieren mithilfe eines mehrseitigen Lehrgangs gelernt. Zunächst habe ich einfache Programme geschrieben und auf eine Experimentierplatine übertragen. Dazu habe ich das Programm "Picaxe Edidor" benutzt. Dies ist ein Programm zur Mikrocontrollerprogrammierung. Es ist ein Kostenloses Programm, das auch Unternehmen nutzen. man kann das Programm einfach aus dem Internet downloaden. Der Vorteil bei "Picaxe Edidor" ist, dass man einfach mit einem Normalen Programmierkabel und einem Stromkabel Platinen Programmieren kann. Bei anderen Programmen benötigt man noch eine Box, inder a die Platine legt um programmieren zu können.
Es gibt verschiedene Versionen von Picaxe Edidior. Die Version 5 ist nur für Betriebssysteme wie Linux und Windows XP. Für Betriebssysteme über XP braucht man Picaxe Edidor 6. In der Rechten Leiste gibt es eine Seite "Picaxe" dort werde ich das Programmierprogramm dir zeigen.
10. Bautag
Heute ist die erste Stunde im 2.Halbjahr. In diesem Halbjahr hat sich einiges geändert: Ab heute werde ich, Niklas an dem Projekt, eine computergesteuerte Wasserfilteranlage allein weiter bauen. Im großen und ganzen ist der Bau der Filtereinheit abgeschlossen. Somit werde ich mich ab Heute mit der Computersteuerung beschäftigen.
Damit ihr erst einmal wisst, wie der Filter später laufen soll, gibt es das Schaubild am Linken Rand: Durch den blauen Schlauch soll am Ende das "normale Wasser", das Wasser aus dem Wasserhahn. Durch den roten Schlauch fließt später das gefilterte Wasser in den Vorratsbehälter (oder beim Spülen in den Ausguss) fließen. Der grüne Schlauch ist dazu gedacht, Schmutzwasser aus dem Hauptfilter in den Abfluss zu leiten.
Bevor dem eigentlichen Filtervorgang werden zuerst die Ventile M2 und M4 für 20 Sekunden geöffnet, damit Restwasser, welches nicht Rein ist, aus dem Filter zu bekommen. Danach bleiben die Ventile M2 und M4 für genau 90 Sekunden offen, damit das Stehwasser ebenfalls entfernt wird. Danach schließen die Ventile wieder und es startet der eigentliche Filterprozess: Die Ventile M2 und M3 öffnen und es werden ebenfalls die beiden PH-Messpunkte, welche vor und nach der Filtereinheit angebracht werden, aktiviert. Die Messdaten werden während des Filterns auf ein Display übertragen, damit man den Unterschied sehen kann.
Der Filtervorgang endet erst dann, wenn ein Messstab, der im Vorratsbehälter eingebaut ist, ausschlägt. Dann zeigt der Bildschirm "Behälter Voll" an und der Computer beendet den Filtervorgang. Erst wenn der Behälter fast leer ist, fängt alles von vorne an.
Heute habe ich die Platine für den Display zu ende gelötet und das Display auf die Platine gesetzt.
Links zusehen sind die Platine, die das Display steuert und das Display selber.
Das ist das Display noch einmal aus einer anderen Perspektive.
9. Bautag
Heute haben wir die Platine, die ein Display steuern soll zu gelötet.
Links ist die fertige Platine mit allen Bauteilen.
8. Bautag
Erst einmal ein Frohes neues Jahr 2017. Heute in der ersten Stunde im neuen Jahr haben wir begonnen, die Computergesteuerte Filteranlage zu programieren. Dazu nutzen wir das Programm "Picaxe", welches wir heute kennengelernt haben und erst einmal mit Hilfe einer Experimentierplatine uns dort reingearbeitet haben. Dieses Programm wird genutzt, um Mickrocontroller zu programmieren. Man gibt dort befehle ein und der Mikrocontroller übernimmt das Programm und wendet dieses an.
In den Ferien:
So sieht es jetzt aus!
Zwischen Vorfilter und Osmosefilter kommt noch eine Pumpe um den Wasserdruck zu erhöhen und damit die Filterwirkung des Osmosefilters zu verbessern.
Die beiden schwarzen Teile links und rechts neben der Pumpe sind ein Überdruck- und Unterdrucksensor. Die bauen wir zur Sicherheit ein damit die Pumpe bei Unterdruck oder Überdruck abgeschaltet wird und die Anlage als auch sich selbst nicht beschädigt.
Wir verwenden folgende Vorfilter:
1: Grobschmutzfilter 5 µm
Damit lassen sich Rostteilchen, Kalk etc. aufhalten
2. Aktivkohlefilter
Filtert z.B. Clor aus dem Wasser das sonst den
Osmosefilter beschädigen würde.
Weiterhin natürlich auch Kalk und noch so einiges.
3. Schmutzfilter 1 µm
Filtert z.B. Teilchen aus die sich aus dem Aktivkohlefilter
lösen könnten.
Nach den drei Vorfilterstufen fließt das Wasser dann in den Osmosefilter und wird bis auf Wassermolekühlebene gefiltert!
Unsere Filteranlage besitzt 4 Filtermodule:
3 Vorfilter und einen Osmoseumkehrfilter.
Noch eben die Gummidichtungen ganz leicht mit Vaseline bestrichen und dann können die Vorfilter eingebaut werden.
Alle Magnetventile sind nun auf der Holzplatte befestigt und die Schläuche sind eingesteckt. Jetzt geht es mit der Filtereinheit weiter!
Ferien!!!!!
7. Bautag
Am 7. Bautag haben wir die Bohrungen vervollständigt.
Außerdem haben wir Rechtschreibfehler im Blog verbessert und Bilder eingefügt.
Zu diesem Tag haben wir kein Bild(er) Da man den Unterschied vom Bild aus Bautag 6 nicht erkennen würde.
6. Bautag
Am 6. Bautag haben wir haben bohrungen ausgeführt, um später die Pumpanlage auf dem Brett zu befestigen, welches man im Bild gut sehen kann.
5. Bautag
Heute haben wir uns die Ventile vorgenommen. Dabei haben wir zunächst die Schläuche in entsprechende Stücke geteilt die dann in die "Verbindungsteile" gesteckt und diese dann abgedichtet und mit einem Schraubenschlüssel in die Ventile geschraubt, aber dabei geachtet, dass die Teile richtig herum angebracht sind.
4. Bautag
Am 4. Bautag haben wir die Halterung des Hauptfilters auf die Nebenfilter geschraubt und den Hauptfilter auf den Nebenfiltern befestigt.
3. Bautag
Am 3. Bautag haben wir die Vorfilter mit dem Hauptfilter zusammen geschraubt. Da wir am Anfang nicht den richtigen Schraubendreher zur Verfügung hatten, haben wir es zuerst nicht geschafft die Schrauben in den Hauptfilter zu drehen. Am Ende unserer Zeit haben wir es aber mit einem Akku-Bohrer geschafft .
2. Bautag
Nachdem wir das Video zu ende geschaut haben, haben wir bereits die drei Vorfilter, mit den einzelnen Verbindungsstücken zusammengeschraubt. Und zuvor die Gewinde jeweils mit einem Spezial Band umrundet, damit später kein Wasser durch das Gewinde entweichen kann!