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Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

5. Verifikation der

5. Verifikation der Lebensdauer Flanken übergehen. Dies könnte zwar durch eine Reduzierung der Pulsweite vermieden werden, was jedoch zur Folge hätte, dass der geforderte obere Sollwert der Auslenkung nicht mehr erreicht wird. Die Stellgröße befindet sich dabei zwischen dem „Einbremsvorgang“ des Aktors an der fallenden Flanke und dem Beschleunigungsvorgang an der steigenden Flanke dauerhaft in ihrer positiven Begrenzung von Ipos=1A, wobei der Umkehrpunkt der Shutterwippe noch in der Nullposition gehalten werden kann. Dies deutet darauf hin, dass der Aktor des Shutters unter der, bei dieser Testkonfiguration gegebenen Leistungsaufnahme, an den, dem Wirkungsgrad entsprechenden Grenzen seiner möglichen dynamischen Aussteuerbarkeit betrieben wird. Die maximal erlaubte Temperatur von 60°C am Messpunkt wird mit knapp 30°C jedoch deutlich unterschritten. Der zeitliche Verlauf von Spulenstrom und Positionssignal zu Beginn des Tests wird in Abbildung 5-2 dargestellt. Um aus dem erfasstem Sensorsignal in [V] das Positionssignal in [mm] zu ermitteln, wird in der Software eine Wertetabelle der nicht-linearen Sensorkennlinie geladen. Nach Splineinterpolation der Kennlinie werden dann die Positionswerte in [mm] gespeichert und können graphisch rekonstruiert werden. Nach ca. 16 Stunden Dauerbetrieb weist der Shutter eine deutliche Degradierung auf. Der Test mit dieser Einstellung wird daher unterbrochen und eine erste Auswertung der Messergebnisse vorgenommen, die in Kap. 5.4 beschrieben werden. I[A],s[mm] 1,6 1,3 1 0,7 0,4 0,1 ‐0,2 ‐0,5 Spulenstrom und Auslenkung bei Testbeginn (SR3) 0 0,01 0,02 t[s] Abbildung 5-2: : Die für die Beurteilung der Funktionsfähigkeit wichtigsten Signale: Spulenstrom und Auslenkung der Shutterwippe 24 Spulenstrom Position

5. Verifikation der Lebensdauer Durchführung des Tests bei 40Hz Betriebsfrequenz: Nach Abbruch des Tests bei 100Hz aufgrund von Temperatureinflüssen und Austausch des Shutters durch ein baugleiches Modell wird nun versucht, die Verlustleistung des Aktors zu reduzieren, indem die Elektronik für den unidirektionalen Betrieb umgerüstet wird. Dies hat jedoch zur Folge, dass Frequenzen, die mit ausreichendem Frequenzabstand oberhalb der Resonanzerhöhung der Shutterstruktur liegen, nicht mehr erzeugt werden können. Grund hierfür ist wiederum, dass die passive Rückstellkraft des Federelements im Festkörpergelenk der Shutterwippe nicht ausreicht, das Shutterplättchen bis zum nächsten Führungspuls in die Nullposition zu ziehen. Deshalb wird für den erneuten Testanlauf eine Frequenz von nur 40Hz gewählt, um dem resonanten Verstärkungsbereich auszuweichen. Der Zeitabstand zwischen den Steuerimpulsen ist nun groß genug, damit der Aktor ihnen problemlos folgen kann. Zur zusätzlichen Reduzierung der Verlustleistung wird daher die Pulsweite auf 35% verringert. Der zeitliche Verlauf des sich ergebenden Aktorstroms sowie der Auslenkung ist in Abbildung 5-3 dargestellt. Aufgrund der Auswertung der Ergebnisse des 100Hz Betriebs wird die Schaltschwelle für die Temperaturabschaltung nun auf 40°C erniedrigt. Am Temperaturmesspunkt sind in dieser Betriebsart nur kleine Abweichungen von der Umgebungstemperatur feststellbar. Aufgrund ausreichender Ressourcen der Erfassungshardware bleibt die Abtastrate unverändert. Die Einstellungen, die in der Erfassungssoftware gewählt werden, sind in Tabelle 11-6 aufgelistet. I[A],s[mm] 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 ‐0,2 Spulenstrom und Auslenkung vor Testbeginn (SR1) 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 t[s] Abbildung 5-3: Spulenstrom und Positionssignal im 40Hz Betrieb 25 CurAna PosAna

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