Aktive Schwingungstilgung mit DC-Motoren am Schwingtisch

[Sirus B. (cyrezzza)]

Hallo lieber User!

Ich geistere nun schon seit einiger Zeit durchs Netz auf der Suche nach 
einer passenden (praktischen) Lösung für mein Konzept einer aktiven 
Schwingungstilgung.

Der Schwingtisch, mit dem ich mich derzeit beschäftige, ist auf dem 
angehängten Bild zu sehen. Eine Kunststoffplatte ist auf 4 Blattfedern 
aus Federstahl angebracht. Durch die Geometrie der Blattfedern hat der 
Tisch nur einen Schwingfreiheitsgrad (nennen wir ihn mal x).

Seitlich am Schwingtisch ist eine in der Länge verstellbare Blattfeder 
selber Dicke mit einer Tilgermasse angebracht. Diese Tilgermasse soll 
zunächst als passiver Tilger dienen. Man stelle sich nun folgendes 
Szenario vor: Auf der Unterseite der Platte wird ein DC-Motor mit einer 
kleinen Exzenterstange angebracht. Dadurch entsteht eine (sinusförmige) 
(Flieh-)Kraft in x-Richtung. Lässt man den Motor mit Exzenter nun genau 
in der Eigenkreisfrequenz des Schwingtisches drehen, so kommt es zum 
Rsonanzfall am Tisch und der Tisch hat seine maximale Schwingamplitude 
(in x-Richtung). WOW, wie beindruckend!!! :-D

Stellt man jetzt die Länge der Blattfeder am passiven Tilger so ein, 
dass passiver Tilger und Schwingtisch die selbe Eigenkreisfrequenz 
haben, dann verschwinden die Schwingungen am Schwingtisch und es 
schwingt nur noch der passive Tilger.

Teil 2 der Idee ist es nun, auf der Oberseite einen weiteren Motor 
anzubringen, auf dem ebenfalls eine Exzenterstange montiert ist. Die 
aktive Schwingungstilgung stelle ich mir nun folgendermaßen vor:

Mittels eines Beschleunigungssensors wird die Beschleunigung auf der 
Platte am Schwingtisch gemessen. Das Ausgangssignal des (in diesem Fall 
analog arbeitenden) Beschleunigungssensor ist eine sinusförmige 
Spannung. Diese Spannung könnte ich nun über einen OP-Inverter um 180° 
in der Phase verschieben (und eventuell in der Amplitude verstärken).

Mein Problem: Ich kann dieses Spannungssignal ja so leider nicht auf den 
Motor leiten, der aktiv die Schwingung tilgen soll, da ich dort 
ebenfalls einen DC-Motor (einen baugleichen) im Sinn hatte. Eine 
Wechselspannung auf den Motor zu schalten würde nicht nur NICHT zum Ziel 
führen, der Motor wäre sicherlich auch nach kurzer Zeit defekt. Rein 
theoretisch könnte ich ja das sinusförmige Spannungsausgangssignal des 
Beschleunigungssensor über einen Zweiweg-Gleichrichter so verändern, 
dass der Sinus nur positive Bäuche hat. Damit geht aber meiner Meinung 
nach die Phasenverschiebung von 180° verloren (warum kann ich euch bei 
Interesse erklären). Ausserdem muss das gleichgerichtete Spannungssignal 
ja auch noch gemittelt werden, da der DC-Motor für die aktive Tilgung ja 
sonst die Drehzahl hoch-, dann wieder runter-, dann wieder hoch, dann 
wieder runterfährt usw.

Hätte jmd vllt eine Idee wie ich die 180° Phasenverschiebung trotzdem 
beibehalten kann?

Ich hatte alternativ überlegt, für die aktive Tilgung auf der Oberseite 
einen Induktionsmotor zu nehmen. Allerdings sind die Teile doch recht 
schwer und relativ groß für meinen kleinen Aufbau. Ein Drehstrommotor 
käme theoretisch auch in Frage, aber die kosten meist ab 60€ aufwärst 
und sind auch nicht wirklich kompakt.

Ich freue mich auf eure Antworten und natürlich auch über etwas Hilfe.

Beste Grüße
cyrezzza

PS: Ich habe mein Anliegen in keinem anderen Forum bisher gepostet

[Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)]

Das Problem wirst du nur lösen können, wenn du zumindest den 2. Motor 
aktiv regelst. Aber wenn dir schon 60 EUR für einen Motor zu viel sind, 
wirst du vermutlich auch keine 200 oder 300 EUR für einen Motorregler 
plus Encoder ausgeben wollen?!

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[Sirus B. (cyrezzza)]

Hey Thorsten!

Danke für die Antwort. Nun, du musst überlegen, dass noch Kosten für das 
Material und die Werkstatt anfallen. Von daher versuche ich schon auf 
die Kosten zu schauen und das ganze so einfach wie möglich zu halten. 
Trotzdem wäre ich erfreut wenn du mir deine Idee vllt etwas näher 
beschreiben würdest.

Ich habe grade einen BLDC Motor für ca. 10€ entdeckt. So ein Motor ist 
ja im Prinzip auch ein Drehstrommotor und würde sich meiner Meining nach 
für die Anwendung eignen.

Die Idee: Ich verschiebe das sinusförmige Ausgangssignal des 
Beschleunigungssensors um 180° und leite es auf die erste Phase des 
Motors.
Anschliessend benötige ich noch 2 weitere Phasen mit je 120° 
Phasenverschiebung. Dann dürfte der BLDC Motor (1 Polpaar vorausgesetzt) 
genau gegenphasig zum DC Motor laufen.

Weisst du wie ich die 120° Phasenverschiebung hinbekomme? Ich weiß das 
ich mit einem Integrier 90° erreiche. Aber wie ich dann auf die 
restlichen 30° hinbekomme weiß ich leider nicht.

Gruss
cyrezzza