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Entwicklung und Test eines funktionsintegrierten adaptiven Tilgers

Jäger, Axel :
Entwicklung und Test eines funktionsintegrierten adaptiven Tilgers.
TU Darmstadt Institut EMK / MEMS , Darmstadt
[Haus-, Projekt- oder Studienarbeit], (2012)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Im Rahmen der vorliegenden Studienarbeit wird ein vorhandenes elektromechanisches System auf seine Möglichkeit zur Integration hin untersucht. Bei dem betrachteten System handelt es sich um einen adaptiven passiven Schwingungstilger, also ein Feder-Masse-System, dass in der Lage ist, seine Eigenfrequenz zu verändern, um die Amplitude einer unerwünschten mechanischen Schwingung zu reduzieren. Dazu wird ein Gewicht auf einer Federstruktur verschoben und der effektive Hebelarm einer Biegefeder verändert. Möglichst viele der dazu notwendigen mechanischen Funktionen sollten direkt in die Platine integriert werden. Die notwendige Federstruktur wurde komplett in die Platine integriert, ein Piezo-Wanderwellen-Motor auf die Platine aufgelötet und ein System zum schnellen Wechsel der aufgesetzten Gewichte entwickelt. Die Beschleunigung sowohl in der Basis, als auch an den Federarmen messen zwei MEMS-Beschleunigungssensoren, die Position der Gewichte auf der Feder misst ein optischer Inkrementalgeber. Ein Regelalgorithmus auf einem Mikrocontroller stellt die Position der Gewichte entsprechend der zu tilgenden Frequenz ein. Der fertige Funktionsaufbau hat eine Breite von 200mm, eine Höhe von 30mm und misst 110mm in der Tiefe. Damit ist der funktionsintegrierte Tilger genauso breit, wie der vorhandene Tilger mit diskreten Bauteilen. Der für den Piezo-Motor notwendige Stromrichter zur Erzeugung des notwendigen Drehfeldes mit einer Frequenz von 45kHz und 300V Amplitude wurde ebenfalls auf der selben Platine aufgebaut. Die noch verbleibenden mechanische Aufbauteile sind entweder einfache Blechteile, die in einem Laserbearbeitungszentrum oder auf einer CNCFräse ausgeschnitten werden oder Teile, die aus gut verfügbaren Halbzeugen hergestellt werden können. Bei der Konstruktion dieser Teile wurden die Regeln des montagegerechten Konstruierens beachtet, so dass diese Teile schnell an die zentrale Platine montiert und demontiert werden können. Die Charakterisierung des aufgebauten Systems zeigt die gute qualitative Übereinstimmung des Zusammenhangs zwischen eingestelltem Hebelarm und Resonanzfrequenz von Modell und Messung. Neben den gefundenen Lösungen zur Funktionsintegration der mechanischen Funktionen des Tilgers wurden eine Reihe von weiteren interessanten Ansätzen gefunden, die für andere Systeme in weiteren Arbeiten Verwendung finden können.

Typ des Eintrags: Haus-, Projekt- oder Studienarbeit
Erschienen: 2012
Autor(en): Jäger, Axel
Titel: Entwicklung und Test eines funktionsintegrierten adaptiven Tilgers
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Im Rahmen der vorliegenden Studienarbeit wird ein vorhandenes elektromechanisches System auf seine Möglichkeit zur Integration hin untersucht. Bei dem betrachteten System handelt es sich um einen adaptiven passiven Schwingungstilger, also ein Feder-Masse-System, dass in der Lage ist, seine Eigenfrequenz zu verändern, um die Amplitude einer unerwünschten mechanischen Schwingung zu reduzieren. Dazu wird ein Gewicht auf einer Federstruktur verschoben und der effektive Hebelarm einer Biegefeder verändert. Möglichst viele der dazu notwendigen mechanischen Funktionen sollten direkt in die Platine integriert werden. Die notwendige Federstruktur wurde komplett in die Platine integriert, ein Piezo-Wanderwellen-Motor auf die Platine aufgelötet und ein System zum schnellen Wechsel der aufgesetzten Gewichte entwickelt. Die Beschleunigung sowohl in der Basis, als auch an den Federarmen messen zwei MEMS-Beschleunigungssensoren, die Position der Gewichte auf der Feder misst ein optischer Inkrementalgeber. Ein Regelalgorithmus auf einem Mikrocontroller stellt die Position der Gewichte entsprechend der zu tilgenden Frequenz ein. Der fertige Funktionsaufbau hat eine Breite von 200mm, eine Höhe von 30mm und misst 110mm in der Tiefe. Damit ist der funktionsintegrierte Tilger genauso breit, wie der vorhandene Tilger mit diskreten Bauteilen. Der für den Piezo-Motor notwendige Stromrichter zur Erzeugung des notwendigen Drehfeldes mit einer Frequenz von 45kHz und 300V Amplitude wurde ebenfalls auf der selben Platine aufgebaut. Die noch verbleibenden mechanische Aufbauteile sind entweder einfache Blechteile, die in einem Laserbearbeitungszentrum oder auf einer CNCFräse ausgeschnitten werden oder Teile, die aus gut verfügbaren Halbzeugen hergestellt werden können. Bei der Konstruktion dieser Teile wurden die Regeln des montagegerechten Konstruierens beachtet, so dass diese Teile schnell an die zentrale Platine montiert und demontiert werden können. Die Charakterisierung des aufgebauten Systems zeigt die gute qualitative Übereinstimmung des Zusammenhangs zwischen eingestelltem Hebelarm und Resonanzfrequenz von Modell und Messung. Neben den gefundenen Lösungen zur Funktionsintegration der mechanischen Funktionen des Tilgers wurden eine Reihe von weiteren interessanten Ansätzen gefunden, die für andere Systeme in weiteren Arbeiten Verwendung finden können.

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 > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme
Hinterlegungsdatum: 13 Jul 2012 07:23
Zusätzliche Informationen:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKS1783

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 17-10-2011

Ende Datum: 16-03-2012

ID-Nummer: 17/24 EMKS1783
Gutachter / Prüfer: Schlaak, Prof. Dr. Helmut F.
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