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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 in guter Übereinstimmung mit den Herstellerspezifikationen steht. Hieraus wird die Herstellerkennlinie nun mit diesem Wert reproduziert, wie in Abbildung 6-17 dargestellt. VBrücke [mV/Vcc] 120 100 80 60 40 20 0 ‐20 Abbildung 6-17: reproduzierte Sensorkennlinie Durch Invertierung dieser Kennlinie und anschließender Reihenschaltung/Multiplikation mit der gemessenen Kennlinie, wie im Signalflussplan in Abbildung 6-18 aufgezeigt, kann nun die vom Sensor „gesehene“ Kennlinie des Sensormagneten mit numerischen Interpolationsverfahren in der Simulationssoftware Simulink rekonstruiert werden. Das Ergebnis wird in Abbildung 6-19 dargestellt. Hierin wird deutlich, dass der nichtlineare Abfall der Kennlinie durch den Sensormagneten verursacht wird. 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 B lin 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Sensorkennlinie Flussdichte B[mT] Abbildung 6-18: Signalflussplan zur Rekonstruktion der Magnetkennlinie 54 30 25 20 15 10 5 0 Vout[mV/Vcc] ‐10 10 30 50 70 90 110 Dieses Ergebnis wird nun verifiziert, indem, wie in Kap. 6.2.3 erläutert, die Kennlinie des Magneten in der magnetischen Finite Elemente Software femm simulationstechnisch erzeugt wird. Die Gegenüberstellung der beiden Kennlinien wird in Abbildung 6-19 veranschaulicht. B sat V sat V peak V off

magn. Flussdichte B[mT] 70 60 50 40 30 20 10 0 6. Verifikation des Regelungssystems Abbildung 6-19: Vergleich der aus Messergebnissen rekonstruierten und der mit FEM berechnete Kennlinie des Sensormagneten Darin ist eine deutliche Abweichung festzustellen. Dynamisches Verhalten Kennlinie des Sensormagneten 0,8 1,3 1,8 2,3 2,8 achsialer Abstand s[mm] von der Magnetfront Laut Herstellerangaben im Datenblatt zeigt sich beim dynamischen Verhalten des GMR- Sensors erst eine Frequenzabhängigkeit oberhalb von 1MHz. Die Grenzfrequenz liegt dadurch weit oberhalb des für die Shuttersensorik relevanten Bereichs. Dies wurde bereits in früheren Messungen bestätigt und muss daher im Rahmen dieser Arbeit nicht untersucht werden. Messverstärker Grundsätzlich beachtet werden sollte, dass Messbrücken an den Ausgangsklemmen nur hochohmig belastet werden, damit die Messung nicht durch nachfolgende Messeinheit verfälscht wird. Aus diesem Grund ist der bisher in Form eines niederohmigen Subtrahierers (Eingangsimpedanz 10kΩ), mittels OPV aufgebaute Messverstärker eher nachteilig, da die Belastung der Brücke zu einer Messabweichung führt. Anstelle dessen soll eine verbesserte Messschaltung mit hoher Eingangsimpedanz verwendet werden. Hierzu sind sog. Instrumentierungsverstärker besonders prädestiniert. Diese zeichnen sich durch einen hohen Eingangswiderstand, hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis und geringen Eingangsoffset aus, um so maximale Messpräzision zu ermöglichen. Um Bauteile und damit Platz auf der Platine zu sparen, wurde ein Schaltungstyp aus zwei, anstatt drei 55 mit Simulink rekonstruiert mit femm ermittelt

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