Schwingen Verboten! – Der automatische elektrorheologische
Resonanzdämpfer --- Jugend Forscht  2009

Während des letzten Jahres habenwir einen Prototyp eins Elektrorheologischen Resonanzdämpfers (ERD) entworfen. Dabei handelt es sich um einen
statischen Resonanzdämpfer, der durch einen Eigenschwingungsfrequenz-Shift eine entstehende Resonanz verhindert. Allerdings musste unser Prototyp manuell betätigt werden. Damit der ERD sinnvoll in praktischen Anwendungen eingesetzt werden kann, ist jedoch eine automatische Funktionsweise nötig. Deswegen ist das Ziel dieses Projektes, einen automatischen Steuermechanismus zu entwickeln.
Beschleunigungssensoren erkennen, wenn sich eine starke Schwingung ausbildet und somit die Gefahr einer Resonanz besteht. Durch eine Signalauswertung bekommt in diesem Fall das
Hochspannungsgerät den Befehl, Hochspannung an die Elektroden des ERD anzulegen. Dadurch wird die Eigenschwingungsfrequenz in einen unkritischen Bereich verschoben, ohne dass manuell gehandelt werden muss. Die Ausbildung einer Resonanz wird somit automatisch verhindert. Für die Schwingungsmessung verwenden wir einen Beschleunigungssensor, der mit dem Prinzip des Differentialkondensators funktioniert und ein analoges Spannungssignal ausgibt. Eine Problematik des Steuermechanismus ist, dass die Sensorsignalauswertung
(Steuerstromkreis) mit minimalen Spannungsströmen arbeitet, der Leistungs-stromkreis zum
Aktivieren des ERDs jedoch eine Hochspannung erfordert. Dieses Problem haben wir gelöst, indem wir das Sensorsignal mit einer monostabilen Kippstufe auswerten und mit dem Ausgangssignal der Kippstufe den Hochspannungsverstärker ansteuern.
Durch die Hochspannung ändert sich die Viskosität der ERF und ein Eigenschwingungsfrequenz-Shift wird erzeugt.
Um die Effektivität unseres ERD zu verbessern, haben wir unter anderem das Risiko von
Undichtigkeiten und die Gefahr von Lufteinschlüssen reduziert. Dazu haben wir Veränderungen in der Konstruktion vorgenommen und das Einfüllen der ERF über befestigte Schläuche, die mit Schlauchklemmen abgedichtet werden vorgenommen. Mit der optimierten Konstruktion konnten wir einen kleineren Abstand zwischen den Elektroden ermöglichen.

Sarah Rosenblatt(14), Elisa Kromer(15) und Aqsa Waris(15)

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letzte Änderung: 06.01.2010