Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

5. Verifikation der Lebensdauer
(Vorfilterung etc.) und Datenverarbeitung (Abspeicherung) weitergereicht werden. Eine
Beschreibung der Software kann Anhang 11.B entnommen werden.
5.3. Durchführung des Test
Ursprünglich wurde für die Dauer des Tests eine Anzahl von knapp 1.3 Mrd.
Schließen/Öffnen - Zyklen angesetzt. Das Zeitverhalten eines Zyklus entspricht der
Periodendauer des pulsweitenmodulierten Steuerungssignals, weshalb sich bei Normbetrieb
eine Testlaufzeit von ca. 2,5 Jahren ergäbe. Um diese Laufzeit zu verkürzen, wird ein
beschleunigter Lebensdauertest 2 bei erhöhter Betriebsfrequenz durchgeführt. Hierbei muss
beachtet werden, dass die gewählte Frequenz außerhalb des in Kap. 6.1.1 ermittelten Gebiets
der Resonanzerhöhung der mechanischen Struktur liegt, um den Einfluss von resonanten
Verstärkungen auf die Ergebnisse ausschließen zu können. Des Weiteren muss die geforderte
Auslenkungsamplitude erreicht werden, um die während des Normbetriebs bei
Maximalauslenkung vorhandenen Spannungen der Feder zu generieren, die zur
Beanspruchung des Materials am Festkörpergelenk führen, deren Ermüdungsfestigkeit
überprüft wird.
Geht man davon aus, dass, wie in [3] dargestellt, die Shutterwippe bei einer maximalen
Stellgröße von ICoil=1A in einer Zeit t1≈6ms auf den Sollwert von s=1,6mm ausgelenkt
werden und mit einer aus der gedämpften Eigenfrequenz resultierenden Zeitkonstanten
t2=4,5ms wieder in die Nulllage zurückkehren kann, so ergibt sich eine maximale
Testfrequenz, bei der noch eine periodische Auslenkung in die Solllagen erreicht werden
kann:
=99,5Hz
Diese kann in Realität jedoch nicht erreicht werden. Grund hierfür ist, dass das
Elektronikboard zu Beginn des Tests bereits über eine PD-T1-Regelung verfügt, die
provisorisch auf eine Betriebsfrequenz von 10Hz konfiguriert ist. Deren harter
Stellgrößenausschlag verzögert die Zeitkonstante beim Einschwingen der Shutterwippe in die
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HALT (Highly Accellerated Life Test) ist ein ursprünglich aus der Entwicklung/Verifikation von
elektronischen Bauteilen stammender Begriff: hierbei wird die Lebensdauer von Bauteilen um einen bekannten
Betrag durch extreme Umgebungsbedingungen (erhöhte Temperatur etc.) künstlich reduziert, um aus den
statistischen Ausfallszeitpunkten dann die Lebensdauer bei Normbedingungen zurückzurechnen. Bei
mechanischen Bauteilen/Baugruppen sind beschleunigte Lebensdauertests eher unüblich, da bei einer Erhöhung
der Belastungsfrequenz meist nicht kalkulierbare Effekte eine Rolle spielen: durch erhöhte Massenträgheiten,
resonante Verstärkungen im Frequenzspektrum bis hin zu quantenmechanischen Effekten in der Gitterstruktur
des Materials können die Messergebnisse verfälscht werden.
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