Andreas Schweikle

Aufbau und Charakterisierung eines Messsystems für Piezo-Aktoren

Im Rahmen von Vorstudien wurde für piezoelektrische Stapelaktoren ein 1D-FE Model entwickelt, dessen zugrundeliegendes, elektro-mechanisch gekoppeltes Materialmodell anhand von Experimenten parametriert wird, in denen die mechanische Dehnung und dielektrische Verschiebungsdichte als unabhängige Eingangsgrößen vorgegeben sind. Diese speziellen experimentellen Randbedingungen sind dual zu den in aktuell realisierten Messsystemen, in denen das elektrische Feld und die mechanische Spannung als unabhängige Größen vorgegeben werden können.

Aus diesem Grund soll im Rahmen dieser Masterarbeit schrittweise ein Messplatz aufgebaut werden, der eine freie Auswahl der messtechnischen Randbedingungen ermöglicht und in der Lage ist, die Charakterisierung der Materialeigenschaften bei unterschiedlichen Temperaturen durchzuführen. Messreihen an ausgewählten Bauteilproben, deren Interpretation und eine ausführliche Dokumentation schließen die Arbeit ab.

Die Arbeit ist in folgende Arbeitspakete untergliedert.

Arbeitspaket 1: Inbetriebnahme und Erweiterung des Messplatzes

• Einbindung des 2 Kanal-Funktionsgenerators in Messaufbau und Software
• Konzeptionierung einer DUT-Messbox für sicheren Betrieb (Berührungsschutz)

Arbeitspaket 2: Konzeptionierung und Implementierung der Positions- und Kraftregelung

• Positionsregelung anhand von zwei Vibrometern und Ansteuerung des piezoelektrischen Ringaktors
• Integration Messkette Ladeverstärker/ Kraftsensor/ hochisoliertes Koaxialkabel
• Kraftregelung (parallel oder am Eingang umschaltbar)
• Implementierung der Messsteuerung und -verarbeitung

Arbeitspaket 3: Konzeptionierung und Implementierung der Ladungsregelung

• Auslegung der Ladungsregelung

Arbeitspaket 4: Erweiterung DUT-Messbox zur Messkopplung einer Thermostromeinrichtung

• Definierte Temperierung mittels Thermostromeinrichtung

Arbeitspaket 5: Durchführung der Messungen

• Durchführung von Messreihen an ausgewählten Proben
• Dokumentation
• Schriftliche Dokumentation der Ergebnisse und Präsentation in einem Seminarvortrag