Entwicklung eines Tools zur aktiven Schwingungsunterdrückung mit Hilfe von mechatronischen Sensor / Aktor-Systemen

Helmut Wernick

Entwicklung eines Tools zur aktiven Schwingungsunterdrückung mit Hilfe von mechatronischen Sensor / Aktor-Systemen

Translated title of the contribution: Development of a tool for active vibration canceling with mechatronical sensors and actuators

Helmut Wernick

Institute of Measurement Technology

Research output: Thesis › Master's / Diploma thesis

Abstract

In this work the required components and assemblies were developed. In addition a prototype was built. With it, it should be possible to measure and run piezoelectric transducers up to a capacity of 120 nF. Furthermore ICP-sensor-inputs are provided, because especially acceleration sensors are often used in applications of active vibration cancelling. In this solution, the piezoelectric ceramics get measured by special charge amplifiers and driven by power amplifiers, which are able to power piezo actuators within a bandwidth of 10 Hz to 4 kHz with a voltage up to 150 V. The signals get filtered by software-adjustable analog filters and processed by a single board computer with an XPC-Target-realtime-kernel from Mathworks. In this configuration complex control-loops made in Matlab-Simulink can be run. The following picture shows the prototype.

Translated title of the contribution	Development of a tool for active vibration canceling with mechatronical sensors and actuators
Original language	German (Austria)
Publication status	Published - Sept 2008

Fields of science

202012 Electrical measurement technology
202037 Signal processing
203016 Measurement engineering

JKU Focus areas

Mechatronics and Information Processing

Cite this

@mastersthesis{eccc6a451969442eb0f471f9ecf6bae9,

title = "Entwicklung eines Tools zur aktiven Schwingungsunterdr{\"u}ckung mit Hilfe von mechatronischen Sensor / Aktor-Systemen",

abstract = "In der vorliegenden Arbeit werden die n{\"o}tigen Komponenten entwickelt und ein Prototyp aufgebaut. Dieser beinhaltet Komponenten, damit piezoelektrische Keramiken bis zu einer Kapazit{\"a}t von 120 nF gemessen und aktiv angeregt werden k{\"o}nnen. Zus{\"a}tzlich werden ICP-Eing{\"a}nge f{\"u}r Beschleunigungssensoren bereitgestellt, da diese bei Anwendungen der aktiven Schwingungsunterdr{\"u}ckung h{\"a}ufig zum Einsatz kommen. Das Messen der Signale der piezoelektrischen Sensoren erfolgt {\"u}ber spezielle Ladungsverst{\"a}rker. Der Leistungsverst{\"a}rker ist so konzipiert, dass piezoelektrische Aktoren in einem Frequenzband von 10 Hz - 4 kHz mit einer Spannung von max. 150 V betrieben werden k{\"o}nnen. Die Signalverarbeitung und Steuerung der Einzelkomponenten {\"u}bernimmt, nach einer einstellbaren Filterung der Sensorsignale, ein Single-Board-Computer mit einem XPC-Target-Real-Time-Kernel von Mathworks. Damit lassen sich komplexe Regelkreise von Matlab-Simulink ausf{\"u}hren. Die folgende Abbildung zeigt den realisierten Prototyp.",

author = "Helmut Wernick",

year = "2008",

month = sep,

language = "Deutsch ({\"O}sterreich)",

}

TY - THES

T1 - Entwicklung eines Tools zur aktiven Schwingungsunterdrückung mit Hilfe von mechatronischen Sensor / Aktor-Systemen

AU - Wernick, Helmut

PY - 2008/9

Y1 - 2008/9

N2 - In der vorliegenden Arbeit werden die nötigen Komponenten entwickelt und ein Prototyp aufgebaut. Dieser beinhaltet Komponenten, damit piezoelektrische Keramiken bis zu einer Kapazität von 120 nF gemessen und aktiv angeregt werden können. Zusätzlich werden ICP-Eingänge für Beschleunigungssensoren bereitgestellt, da diese bei Anwendungen der aktiven Schwingungsunterdrückung häufig zum Einsatz kommen. Das Messen der Signale der piezoelektrischen Sensoren erfolgt über spezielle Ladungsverstärker. Der Leistungsverstärker ist so konzipiert, dass piezoelektrische Aktoren in einem Frequenzband von 10 Hz - 4 kHz mit einer Spannung von max. 150 V betrieben werden können. Die Signalverarbeitung und Steuerung der Einzelkomponenten übernimmt, nach einer einstellbaren Filterung der Sensorsignale, ein Single-Board-Computer mit einem XPC-Target-Real-Time-Kernel von Mathworks. Damit lassen sich komplexe Regelkreise von Matlab-Simulink ausführen. Die folgende Abbildung zeigt den realisierten Prototyp.

AB - In der vorliegenden Arbeit werden die nötigen Komponenten entwickelt und ein Prototyp aufgebaut. Dieser beinhaltet Komponenten, damit piezoelektrische Keramiken bis zu einer Kapazität von 120 nF gemessen und aktiv angeregt werden können. Zusätzlich werden ICP-Eingänge für Beschleunigungssensoren bereitgestellt, da diese bei Anwendungen der aktiven Schwingungsunterdrückung häufig zum Einsatz kommen. Das Messen der Signale der piezoelektrischen Sensoren erfolgt über spezielle Ladungsverstärker. Der Leistungsverstärker ist so konzipiert, dass piezoelektrische Aktoren in einem Frequenzband von 10 Hz - 4 kHz mit einer Spannung von max. 150 V betrieben werden können. Die Signalverarbeitung und Steuerung der Einzelkomponenten übernimmt, nach einer einstellbaren Filterung der Sensorsignale, ein Single-Board-Computer mit einem XPC-Target-Real-Time-Kernel von Mathworks. Damit lassen sich komplexe Regelkreise von Matlab-Simulink ausführen. Die folgende Abbildung zeigt den realisierten Prototyp.

UR - http://www.emt.jku.at

M3 - Master-/Diplomarbeit

ER -

Entwicklung eines Tools zur aktiven Schwingungsunterdrückung mit Hilfe von mechatronischen Sensor / Aktor-Systemen

Abstract

Fields of science

JKU Focus areas

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