Aktoren; Geht es auch günstig? #Post_9

Stromkennlinien der Aktoren mit Klirrfaktoren

Als nächstes schauen wir uns die Stromkennlinien der Aktoren detailliert an. Dazu befestigen wir die Aktoren wieder auf unserer Montageplatte. Darunter sitzt wieder der Kraftsensor 208C02. Zusätzlich verwenden wir ein Laservibrometer. Mit solch einem Gerät lassen sich Auslenkungen im µm-Bereich feststellen oder auch direkt Geschwindigkeiten messen. Wir nutzen es, um die Auslenkung der Masse zu messen. Allerdings nur bei den Aktoren, wo die Masse zugänglich ist. Die Signaleingabe und Ausgabe erfolgt über ein „dSPACE“ System. Damit lassen sich an vielen Kanälen computergesteuert Spannungen ein und ausgeben.
Mit einem, in Simulink geschrieben Programm, werden jeweils im Frequenzbereich von 0 – 3 kHz verschiedene Frequenzen mit gleicher Stromamplitude auf die Aktoren gegeben und die Signale des Kraftsensors, des Laservibrometers und die Stromstärke der Anregung aufgezeichnet.

Die Auswertung der Messdaten erfolgt mit Matlab. Damit bilden wir jeweils die Übertragungsfunktionen von Aktorstrom zu Kraft und vom Strom zur Auslenkung der Masse. Zudem werden die Stromaufnahme, sowie die Klirrfaktoren der beiden Übertragungsfunktionen, aufgezeichnet. Sie können als Maß für die Linearität herangezogen werden.

Da wir die Aktoren mit verschiedenen Stromstärken betreiben und wir den Post nicht zu umfangreich gestalten wollen, beschränken wir uns in der Darstellung der Kennlinien nur auf zwei Stromstärken pro Aktor. Die Stromaufnahmen stellen wir aber mit allen Stromstärken dar.
Mit der Auslenkungen der Masse befassen wir uns in einem anderen Post.

 

 

Sinustec BS-250

Stromaufnahme Sinustec BS-250

Kennlinien Sinustec BS-250 bei 1,5 und 3 A mit Klirrfaktoren

 

 

Reckhorn BS-200

Stromaufnahme Reckhorn BS-200

Kennlinien Reckhorn BS-200 bei 1,5 und 3 A mit Klirrfaktoren

 

 

Sinuslive BassPump

Stromaufnahme Sinuslive BassPump

Stromaufnahme Sinuslive BassPump

 

 

Blanko

Stromaufnahme Blanko

Kennlinien Blanko bei 1,5 und 3 A mit Klirrfaktoren

 

 

Monacor BR-25

Stromaufnahme Monacor BR-25

Kennlinien Monacor BR-25 bei 1,5 und 3 A mit Klirrfaktoren

 

 

Monacor AR-30

Stromaufnahme Monacor AR-30

Kennlinien Monacor AR-30 bei 0,5 und 1 A mit Klirrfaktoren

 

 

Visaton EX 45 S

Stromaufnahme Visaton EX 45 S

Kennlinien Visaton EX 45 S bei 0,5 und 1 A mit Klirrfaktoren

 

 

Heddier LK-KS 20

Stromaufnahme Heddier LK-KS 20

Kennlinien Heddier LK-KS 20 bei 0,5 und 1 A mit Klirrfaktoren

 

Generell knickt bei der Resonanzfrequenz der Aktoren die Stromstärke ein. Außerdem ist die Stromstärke bei niedrigeren Frequenzen nahezu konstant, während sie bei höheren Frequenzen exponentiell abfällt. Der Grund ist der frequenzabhängige Widerstand der Spule im Inneren des Aktors.

Bei den Kennlinien, ist die Resonanzfrequenz des jeweiligen Aktors als deutlicher Ausschlag zu sehen. Auch bei hohen Frequenzen sind immer deutliche Ausschläge zu sehen. Sie kommen im gleichen Frequenzbereich vor und ähneln sich stark von der Form her. Die Ursache hierfür sind Resonanzen unseres Messaufbaus.

Im niedrigen Frequenzbereich sind bei allen Aktoren hohe Klirrfaktoren zu sehen. Bei niedrigeren Frequenzen liefert der Aktor nur sehr kleine Kräfte. Außerdem hat der Sensor hochpassverhalten und löst das niederfrequente Signal schlecht auf, sodass es hier zu Verzerrungen und einem geringen Signal-/Rauschabstand kommt. Bei höheren Stromstärken ist der Klirrfaktor bei kleinen Frequenzen niedriger. Dort ist die Kraft höher und der Sensor liefert ein besseres Signal.

In der folgenden Tabelle stellen wir die gemittelten Werte aus dem Arbeitsbereich der Aktoren dar.

Aktor	Bei 1,5 A	Bei 3 A
Sinustec BS-200	5 N/A	4,5 N/A
Reckhorn BS-250	5,5 N/A	5 N/A
Blanko	2,5 N/A	2 N/A
Sinuslive BassPump	5 N/A	5 N/A
Monacor BR-25	4,5 N/A	4 N/A

 

Aktor	Bei 0,5 A	Bei 1 A
Monacor AR-30	3 N/A	4 N/A
Visaton EX 45 S	4 N/A	3,5 N/A
Heddier LK-KS 20	5,5 N/A	4,5 N/A

 

Gehen wir kurz auf die Aktoren ein:

Von der Stromaufnahme ähneln sich der Sinustec BS-250, der Reckhorn BS-200 und die Sinuslive BassPump. Von der Kennlinie her ähneln sich die Aktoren ebenfalls, wobei der Sinustec das beste Signal liefert, dicht gefolgt vom Reckhorn.

Der Blanko liefert auch in diesem Test ein erstaunlich gutes Ergebnis. Die Stromaufnahme ist bis 130 Hz recht konstant und knickt auch während der Resonanzfrequenz kaum ein. Die Übertragungskennlinie ist sauber und weicht kaum voneinander ab. Allerdings ist mit 2,5 – 3 N/A die Kraftkonstante nicht so groß, wie bei den anderen Aktoren mit 4-5 N/A.

Der Monacor BR-25 liefert von der Stromkennlinie ähnliche Ergebnisse wie der Blanko. Die Kennlinie ist allerdings nicht ganz so sauber wie beim Blanko.

Der Monacor AR-30 liefert eine gute Kennlinie, zumindest bei 0,5 A. Bei 1 A ist die Kennlinie nicht so sauber, aber sie ist mit 4 N/A im Arbeitsbereich höher als bei 0,5 A. Bei den anderen Aktoren ist bei höherer Stromstärke der Wert entweder identisch oder nimmt ab, hier steigt er aber.

Der Visaton EX 45 S und der Heddier LK-KS 20 liefern ähnliche Ergebnisse. Im Vergleich zu den großen Aktoren sind die Kennlinien nicht so sauber. Auch die Stromaufnahme schwankt stärker und knickt wie beim Monacor AR-30 bei hohen Frequenzen nochmals ein.

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