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Weiterentwicklung, Aufbau und Test eines Kraftmessstandes zur statischen und dynamischen Vermessung von miniaturisierten Kraftsensoren

Schonert, Andreas :
Weiterentwicklung, Aufbau und Test eines Kraftmessstandes zur statischen und dynamischen Vermessung von miniaturisierten Kraftsensoren.
Technische Universität Darmstadt
[Haus-, Projekt- oder Studienarbeit], (2006)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Zusammenfassung:

An der Technischen Universität Darmstadt wird im Rahmen des „HapCath“-Projekts ein miniaturisierter Kraftsensor entwickelt.

Die Vermessung dieses Sensors wird momentan auf einem Kraftmessstand durchgeführt. Mit diesem Messstand können jedoch nicht alle Anforderungen an den Sensor, insbesondere die dreiachsige Kraftmessung, überprüft werden.

In dieser Studienarbeit wird daher ein Kraftmessstand zur Vermessung der minaturisierten Kraftsensoren im Kraftbereich bis 300 mN entwickelt. Dies ermöglicht auch eine Überlast auf das Messelement aufzuprägen. Im Verlauf des Berichtes werden die Anforderungen an den Messstand genauer definiert. Die Aufgabenstellung wird in abstrakte Funktionsbeschreibungen überführt und daraus verschiedene Konzepte abgeleitet. Nach dem Bewerten der Konzepte wird das ausgewählte Konzept detailliert ausgearbeitet. Es wird eine dynamische Simulation des Messstandes durchgeführt. Über diese werden die Einflüsse der verschiedenen mechanischen Komponenten auf den Frequenzgang des Messstandes ermittelt und der Messstand entsprechend angepasst. Der Frequenzgang hängt stark von den verwendeten Sensoren ab, diese müssen möglichst steif gewählt werden.

Die Ergebnisse dieser Simulation fließen in die Konstruktion ein. Das Ergebnis dieser Studienarbeit ist ein Drei-Achsen-Kraftmessstand, der statische und dynamische Kräfte auf ein Messobjekt von mehr als 300 mN aufbringen kann. In der vertikalen Achse kann eine Frequenz von mindestens 1 kHz aufgeprägt werden, in der horizontalen Achse eine Frequenz von mindestens 5 Hz. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Sensoren das dynamische Verhalten maßgeblich beeinflussen. Aufgrund des komplexen mechanischen Systems der Kopplung von Referenzkraftsensor und Messobjekt ergeben sich Abweichungen zwischen der gemessenen Referenzkraft und der tatsächlich in das Messobjekt eingekoppelten Kraft. Bezüglich dieser frequenzabhängigen Messabweichung gibt die dynamische Simulation quantifizierte Werte.

Typ des Eintrags: Haus-, Projekt- oder Studienarbeit
Erschienen: 2006
Autor(en): Schonert, Andreas
Titel: Weiterentwicklung, Aufbau und Test eines Kraftmessstandes zur statischen und dynamischen Vermessung von miniaturisierten Kraftsensoren
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Zusammenfassung:

An der Technischen Universität Darmstadt wird im Rahmen des „HapCath“-Projekts ein miniaturisierter Kraftsensor entwickelt.

Die Vermessung dieses Sensors wird momentan auf einem Kraftmessstand durchgeführt. Mit diesem Messstand können jedoch nicht alle Anforderungen an den Sensor, insbesondere die dreiachsige Kraftmessung, überprüft werden.

In dieser Studienarbeit wird daher ein Kraftmessstand zur Vermessung der minaturisierten Kraftsensoren im Kraftbereich bis 300 mN entwickelt. Dies ermöglicht auch eine Überlast auf das Messelement aufzuprägen. Im Verlauf des Berichtes werden die Anforderungen an den Messstand genauer definiert. Die Aufgabenstellung wird in abstrakte Funktionsbeschreibungen überführt und daraus verschiedene Konzepte abgeleitet. Nach dem Bewerten der Konzepte wird das ausgewählte Konzept detailliert ausgearbeitet. Es wird eine dynamische Simulation des Messstandes durchgeführt. Über diese werden die Einflüsse der verschiedenen mechanischen Komponenten auf den Frequenzgang des Messstandes ermittelt und der Messstand entsprechend angepasst. Der Frequenzgang hängt stark von den verwendeten Sensoren ab, diese müssen möglichst steif gewählt werden.

Die Ergebnisse dieser Simulation fließen in die Konstruktion ein. Das Ergebnis dieser Studienarbeit ist ein Drei-Achsen-Kraftmessstand, der statische und dynamische Kräfte auf ein Messobjekt von mehr als 300 mN aufbringen kann. In der vertikalen Achse kann eine Frequenz von mindestens 1 kHz aufgeprägt werden, in der horizontalen Achse eine Frequenz von mindestens 5 Hz. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Sensoren das dynamische Verhalten maßgeblich beeinflussen. Aufgrund des komplexen mechanischen Systems der Kopplung von Referenzkraftsensor und Messobjekt ergeben sich Abweichungen zwischen der gemessenen Referenzkraft und der tatsächlich in das Messobjekt eingekoppelten Kraft. Bezüglich dieser frequenzabhängigen Messabweichung gibt die dynamische Simulation quantifizierte Werte.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, HapCath, Krafterzeugung, Kraftmessstand, Kraftmessung dreidimensional, Kraftsensor Miniaturisierung, Simulationsprogramm P-SPICE
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mess- und Sensortechnik
Hinterlegungsdatum: 31 Aug 2011 10:16
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1600

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 01-11-2005

Ende Datum: 06-04-2006

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

ID-Nummer: 17/24 EMKS 1600
Gutachter / Prüfer: Meiß, Dipl.-Ing. Thorsten ; Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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