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Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

6. Verifikation des

6. Verifikation des Regelungssystems 12 Die Frequenz wird als Resonanzfrequenz bezeichnet. Für d→0 folgt und lim →| | ∞ (Resonanzkatastrophe). Aus dem Phasengang φjω geht hervor, dass für d > 0 die Phase an der Stelle immer um gedreht hat. Statisches Verhalten φj ∞ 90° Feder: Zur praktischen Ermittlung der statischen Kraft-Weg-Kennlinie, also der Federkennlinie des mechanischen Streckenteils, wird der Shutter in kleinen Schritten mittels Mikrometerverstelltisch ausgelenkt und die Auslenkung mittels Laser-Triangulationssensor geprüft. Die Rückstellkraft der Feder wird dabei mit einer Feinwägezelle, die an der Auslenkeinheit axial zur Bewegungsrichtung angebracht ist, ermittelt. Stellt man den Zusammenhang zwischen Kraft und Weg dar, erhält man einen zunächst scheinbar linearen Verlauf. Zur Verifikation der im obigen Ansatz vorausgesetzten Linearität wird die Rückstellkraft F nach der Auslenkung x differenziert, womit sich die Federkonstante ergibt: Der Zusammenhang zwischen Federkonstante c und Auslenkung x wird in Abbildung 6-4 gezeigt. Es zeigt sich, dass aufgrund der kleinen Messgrößen Schwankungen infolge von Messunsicherheiten auftreten. Werden diese durch eine lineare Interpolation ausgeglichen, so ist eine leichte Progression der Federkonstante festzustellen. Der Anstieg ist bei den noch folgenden Messungen nur teilweise reproduzierbar. Die Wägezelle verfügt über keinen Kalibriernachweis und ist nicht für den Betrieb in horizontaler Belastungsrichtung spezifiziert, weshalb keine konkrete Aussage über die Ursache der Progression getroffen werden kann. 40

6. Verifikation des Regelungssystems Für die weiteren Untersuchungen wird der Anstieg deshalb vernachlässigt und die Proportionalitätskonstante mit 1 1 36 linearisiert, wodurch die Gültigkeit des analytisch beschriebenen Übertragungsverhaltens gewahrt wird. Federkonstnte c[N/m] 39 37 35 33 31 29 Federkonstante 0 0,5 1 Auslenkung [mm] 1,5 2 Abbildung 6-4: Kraft-Weg Kennlinie (Primärachsen) der Federn von SR3(blau) und SR#4(rot) sowie deren Federkonstanten c=dF/dx von SR3( blau) und SR4 (rot) Masse: Zur Ermittlung der dynamischen Masse m wird der Shutter in den zuvor erwähnten Aufbau installiert und dieser samt Triangulationssensor über einen rechten Winkel verkippt, sodass die Erdbeschleunigung die Shutterwippe axial zur zuvor ermittelten Rückstellkraft der Feder zieht. Die sich somit ergebende Auslenkung der Shutterwippe stellt sich ausschließlich aufgrund der auf die bewegliche Masse wirkenden Erdbeschleunigung ein. Man erhält den Zusammenhang ∙ mit g=9,81 [m/s2 ]. Hieraus ergibt sich als Mittelwert für beide Shutter m=0,000245kg. 41 Federkonstante SR1 Federkonstante SR3 Federkonstante SR4

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