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Evaluierung eines neuartigen Aktorkonzepts für Mikroelektroden

Naidandorj, Khishigjargal :
Evaluierung eines neuartigen Aktorkonzepts für Mikroelektroden.
TU Darmstadt Institut EMK / MuST , Darmstadt
[Bachelorarbeit], (2012)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Das EMK-Institut der TU-Darmstadt entwickelt in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Primatenzentrum in Göttingen (DPZ) ein auf dem Kopf eines Versuchtiers tragbares, drahtloses Telemetriesystem. In dem Telemetriesystem soll auch ein miniaturisiertes und mobiles Antriebssystem zum Verfahren der Elektroden eingebaut werden. Zu diesem Zwecke wurde im Rahmen einer vorangegangenen Diplomarbeit ein Elektrodenantrieb mit einem elektrisch kommutierten (BLDC)-Motor entwickelt. Ein Konzept mit einem Piezo-Linearantrieb (Squiggle) wurde im Ausblick der Diplomarbeit als vielversprechend bewertet. Deswegen soll der Squiggle-Motor in der vorliegenden Arbeit genauer untersucht werden, ob er die Anforderungen des Elektrodenantriebs erfüllen kann. Der Squiggle-Motor besteht aus einem fixierten Stator und einer linear bewegenden Gewindestange. Um den Bauraum gering zu halten, sieht das Konzept vor, die Gewindestange in Vertikalrichtung zu fixieren und den Stator als Läufer zu verwenden. Hierfür wird ein Versuchsaufbau hergestellt, in dem die Gewindestange durch Loslager gelagert wird und eine L-förmige Wand den Stator führt. An diesem Versuchsaufbau werden fünf Größen zum Charaktarisieren des Squiggle-Motors bestimmt. Diese sind Geschwindigkeit, Wiederholgenauigkeit, Leistung, Wegauflösung und Haltekraft. Die Geschwindigkeits-, Wiederholgenauigkeits- und Wegauflösungsmessungen werden mit einer neu entwickelten automatisierten Messsoftware über einen Triangulator erfasst. Die Ausgangsspannung des Triangulators wird von einer Messkarte NI USB-6212 aufgenommen, die gleichzeitig zum Ermitteln des durch den Squiggle-Motor und seinen Kontroller MC-3300-RV fließenden Strom benutzt wird. Man kann über die modifizierte LabView-Programmierung Periodendauer, Impulsweite und Amplitudenhöhe der Eingangspannung des Squiggle-Motors eingeben, die die Geschwindigkeit des Motors indirekt definieren. Da die Geschwindigkeit nicht direkt vom Triangulator ermittelt werden kann, wird sie aus der zurückgelegten Strecke und der dazu verbrauchten Zeit ausgerechnet. Der vorliegende Aufbau ermöglicht nicht, die Wegauflösung durch das Verfahren um nur einen Schritt zu ermitteln. Das von dem am Motor hängende Gewicht und der schiefen Reflektionsoberfläche verursachte Rauschen verhindert die einzeln gefahrene Schrittweite zu erkennen. Anhand der Messwerte der Versuche zur Wiederholgenauigkeit mit längeren Verfahrwegen, kann das Rauschen über Mittelwertbildung reduziert werden und die Wegauflösung eines noch zu optimierenden Aufbaus abgeschätzt werden. Die maximale Nennkraft wird von einem Präzisions-Miniatur-Kraftsensor Typ 8432 erfasst. In diesen Versuchen wird festgestellt, dass das vorgeschlagene Konzept mit dem Squiggle-Motor für den Einsatz des Elektrodenantriebs ungeeignet ist. Die wichtigsten Gründe dafür sind die zu große Schrittweite und die große Abweichung zwischen der Start- und Endposition bei einem großen Verfahrweg.

Typ des Eintrags: Bachelorarbeit
Erschienen: 2012
Autor(en): Naidandorj, Khishigjargal
Titel: Evaluierung eines neuartigen Aktorkonzepts für Mikroelektroden
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Das EMK-Institut der TU-Darmstadt entwickelt in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Primatenzentrum in Göttingen (DPZ) ein auf dem Kopf eines Versuchtiers tragbares, drahtloses Telemetriesystem. In dem Telemetriesystem soll auch ein miniaturisiertes und mobiles Antriebssystem zum Verfahren der Elektroden eingebaut werden. Zu diesem Zwecke wurde im Rahmen einer vorangegangenen Diplomarbeit ein Elektrodenantrieb mit einem elektrisch kommutierten (BLDC)-Motor entwickelt. Ein Konzept mit einem Piezo-Linearantrieb (Squiggle) wurde im Ausblick der Diplomarbeit als vielversprechend bewertet. Deswegen soll der Squiggle-Motor in der vorliegenden Arbeit genauer untersucht werden, ob er die Anforderungen des Elektrodenantriebs erfüllen kann. Der Squiggle-Motor besteht aus einem fixierten Stator und einer linear bewegenden Gewindestange. Um den Bauraum gering zu halten, sieht das Konzept vor, die Gewindestange in Vertikalrichtung zu fixieren und den Stator als Läufer zu verwenden. Hierfür wird ein Versuchsaufbau hergestellt, in dem die Gewindestange durch Loslager gelagert wird und eine L-förmige Wand den Stator führt. An diesem Versuchsaufbau werden fünf Größen zum Charaktarisieren des Squiggle-Motors bestimmt. Diese sind Geschwindigkeit, Wiederholgenauigkeit, Leistung, Wegauflösung und Haltekraft. Die Geschwindigkeits-, Wiederholgenauigkeits- und Wegauflösungsmessungen werden mit einer neu entwickelten automatisierten Messsoftware über einen Triangulator erfasst. Die Ausgangsspannung des Triangulators wird von einer Messkarte NI USB-6212 aufgenommen, die gleichzeitig zum Ermitteln des durch den Squiggle-Motor und seinen Kontroller MC-3300-RV fließenden Strom benutzt wird. Man kann über die modifizierte LabView-Programmierung Periodendauer, Impulsweite und Amplitudenhöhe der Eingangspannung des Squiggle-Motors eingeben, die die Geschwindigkeit des Motors indirekt definieren. Da die Geschwindigkeit nicht direkt vom Triangulator ermittelt werden kann, wird sie aus der zurückgelegten Strecke und der dazu verbrauchten Zeit ausgerechnet. Der vorliegende Aufbau ermöglicht nicht, die Wegauflösung durch das Verfahren um nur einen Schritt zu ermitteln. Das von dem am Motor hängende Gewicht und der schiefen Reflektionsoberfläche verursachte Rauschen verhindert die einzeln gefahrene Schrittweite zu erkennen. Anhand der Messwerte der Versuche zur Wiederholgenauigkeit mit längeren Verfahrwegen, kann das Rauschen über Mittelwertbildung reduziert werden und die Wegauflösung eines noch zu optimierenden Aufbaus abgeschätzt werden. Die maximale Nennkraft wird von einem Präzisions-Miniatur-Kraftsensor Typ 8432 erfasst. In diesen Versuchen wird festgestellt, dass das vorgeschlagene Konzept mit dem Squiggle-Motor für den Einsatz des Elektrodenantriebs ungeeignet ist. Die wichtigsten Gründe dafür sind die zu große Schrittweite und die große Abweichung zwischen der Start- und Endposition bei einem großen Verfahrweg.

Ort: Darmstadt
Freie Schlagworte: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen
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: 13 Jul 2012 07:21
Zusätzliche Informationen:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB1790

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn Datum: 26-09-2011

Ende Datum: 26-01-2012

ID-Nummer: 17/24 EMKB1790
Gutachter / Prüfer: Werthschützky, Prof. Dr. Roland
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