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20.04.2009 09:00

Mini-Piezo-Verstärkersystem für maßgeschneiderte Leistungselektronik

Anke Zeidler-Finsel Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

    Auf der Hannovermesse präsentiert das Fraunhofer LBF erstmals sein neu entwickeltes Piezoverstärker-system LBF PIA. Mit den modular aufgebauten Signalverstärkern können die besonders hohen Leistungs- und Qualitätsanforderungen an die Ausgangssignale der Leistungselektronik erreicht werden. Die Verstärker sind zum Beispiel für die Ansteuerung von Piezoaktoren in aktiven vibroakustischen Systemen zur Lärmminderung besonders geeignet. Aufgrund ihrer Auslegung produzieren sie besonders geringe Verzerrungen, die häufig der Grund für störende Nebengeräusche beim Betrieb von Piezoaktoren sind.

    Die Leistungselektronik ist ein wichtiger und häufig unterschätzter Baustein in einem adaptronischen oder mechatronischen Gesamtsystem. Hierbei stellt insbesondere die Entwicklung von Leistungsverstärkern für Piezoaktoren eine besondere Herausforderung dar. Grund dafür sind die Piezoaktoren selbst, die für den Verstärker eine kapazitive Last darstellen. Im Gegensatz zu dem auf Elektromagnetismus basierenden Aktoren, wie zum Beispiel elektrodynamische Schwingerreger oder Lautsprecher, die den Verstärker induktiv belasten, fällt die Impedanz der Piezoaktoren linear mit der Frequenz ab. Piezoaktoren werden daher erst bei hohen Frequenzen "richtig lebendig". Das hat zur Folge, dass die störenden Oberwellen eines Stellsignals, je nach Qualität des Verstärkers, mehr Energie in das System hineinbringen können als das Grundsignal selbst.

    In der Praxis der aktiven Schwingungsregelung macht sich das meist so bemerkbar, dass die mit dem Schwingungssensor gemessenen niederfrequenten Schwingungen zwar geregelt und reduziert werden können, dieses dann aber nur auf Kosten von zusätzlichen, in die Struktur eingeleiteten höherfrequenten Schwingungen erfolgt. Akustisch werden dann meist nur die ungewollten Schwingungen wahrgenommen, auf die das Ohr besonders empfindlich reagiert. Daher werden an Piezoverstärker, die für die Adaptronik eingesetzt werden, besondere Anforderungen bezüglich der Leistung und Qualität des Ausgangsignals (Klirrfaktor) gestellt. Bislang war dies bei handelsüblichen Verstärkern nicht automatisch gewährleistet.

    Deshalb hat das Fraunhofer LBF daher eine Reihe von kompakten Piezoverstärkern für den mobilen Einsatz im Bereich von 12 VDC Versorgungsspannung bis zur Marktreife weiterentwickelt. Um die Verstärker kostengünstig herstellen zu können, wurde als Grundlage zunächst ein Baukastensystem aus verschiedenen OEM Modulen geschaffen, so dass die aus den zwei Bausteinen bestehenden Module (Power Supply Module - PSM - und Piezo Amplifier Module - PAM) bestehenden Piezoverstärkersysteme PIA individuell und flexibel aufgebaut und für jedes Einsatzgebiet maßgeschneidert werden. Erhältlich ist das System über die ISYS Adaptive Solutions GmbH in Darmstadt.

    Ansprechpartner: Dr. Dirk Mayer, Telefon: +49 6151 705-261


    Weitere Informationen:

    http://www.adaptive-solutions.de


    Bilder

    Piezoverstärkersystem LBF PIA aus OEM Modulen für maßgeschneiderte Leistungselektronik.
    Piezoverstärkersystem LBF PIA aus OEM Modulen für maßgeschneiderte Leistungselektronik.
    Foto: Fraunhofer LBF.
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    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Elektrotechnik, Maschinenbau, Verkehr / Transport, Werkstoffwissenschaften
    überregional
    Forschungs- / Wissenstransfer, Forschungsergebnisse
    Deutsch


     

    Piezoverstärkersystem LBF PIA aus OEM Modulen für maßgeschneiderte Leistungselektronik.


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