Leistungs- und Effizienztests von Aktuatoren

Firmenvorstellung

Das Unternehmen LOGICDATA wurde 1994 gegründet und hat seinen Sitz in der kleinen Stadt Deutschlandsberg im Süden Österreichs. Inzwischen beschäftigt es über 330 Mitarbeiter in Österreich, Slowenien, China, Kroatien und den USA.

Das Unternehmen nutzt eine breite Palette intelligenter Elektronik-, Mechatronik- und eingebetteter Softwarelösungen, um verstellbare Wohn- und Büromöbel herzustellen.

Tests von Aktuatoren

Ein Aktuator ist für die Bewegung und Steuerung von Mechanismen oder Systemen verantwortlich. Bevor ein Aktuatordesign das Okay bekommt, werden mehr als 200 Tests durchgeführt. 

LOGIDATA muss deshalb in der Lage sein, eine breite Vielfalt an Tests schnell und einfach an verschiedenen Orten durchzuführen. Das Datenerfassungssystem DEWE-43A erlaubt genau das.

Datenerfassungssystem DEWE-43A

DEWE-43A wiegt weniger als ein Kilogramm und ist so klein, dass es in eine Hand passt. Das Datenerfassungsgerät ist so leicht, um eine maximale Portabilität zu gewährleisten, zugleich aber auch robust und leistungsfähig. Jede Einheit wird aus einem massiven Aluminiumblock CNC-gefräst und verfügt über je 8 High-Speed-Analog- und SuperCounter-Eingänge. Zudem bietet das Gerät ein unübertroffenes Preis-Leistungs-Verhältnis.

DEWE-43A ist für eine Vielzahl dynamischer Datenerfassungsanwendungen geeignet. Das Gerät ist mit der fortschrittlichen fortschrittliche Datenerfassungs-, Aufzeichnungs- und Analysesoftware DewesoftX ausgestattet. DewesoftX wurde um eine konkrete Kernphilosophie herum entwickelt: eine einzige Software für alle Testanwendungen. Die Kombination mit dieser Software macht DEWE-43A praktisch zum Schweizer Offiziersmesser für Test- und Messanwendungen.

Das Datenerfassungssystem DEWE-43A unterstützt auch den Sensorstandard TEDS (Transducer Electronic Data Sheet). Diese Technologie ermöglicht es den Ingenieuren, vor Ort schnell Testanordnungen zu erstellen und verschiedene Arten von Tests durchzuführen, wie:

• Motorleistungstests, 

• Lebensdauertests, 

• Beschleunigungs-/Verzögerungsprofiltests.

Motorleistungs- und Lebensdauertests

Zum Verstellen von Möbeln wird ein Motor benötigt. Im konkreten Fall handelt es sich um einen Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM). Die Felderregung des Motors erfolgt mit Permanentmagneten am Rotor. Für den Drehstrommotor wird eine von der Firma selbst entwickelte Steuerung verwendet.

Verwendete Ausrüstung:

• DEWE-43A: Datenerfassungssystem

• DewesoftX: Datenerfassungssoftware

• DSI-V-200: Adapter für ±200-V-Analogeingang

• LEM LTSR 15-NP: Stromsensor

• 1535 Peaktech: 600-W-Netzteil

• RRFL-I-1-n ETH: 1-Nm-Drehmomentsensor

• HB-140M-2: Magtrol-Hysteresebremse

• Bremsenansteuerung aus Eigenproduktion

Zum Test der Motorleistung wird ein einfaches Prüfgerät mit Motorhalterung, Drehmoment- und Drehzahlsensor und Bremse eingesetzt. Gemessen werden der Stromfluss in jeder Phase sowie Strom und Spannung auf der Gleichstromseite, so dass die dem Motor zugeführte Energie berechnet werden kann. Im mechanischen Bereich werden das Drehmoment und die Drehzahl gemessen, um die vom Motor erzeugte mechanische Energie zu berechnen.

Die Tests werden mit verschiedenen Lasten und Geschwindigkeiten durchgeführt, und alle Daten werden gesammelt. Die Datenerfassungssoftware DewesoftX erlaubt die Berechnung des Wirkungsgrades des Motors und die Erstellung der Motorleistungskurve in Echtzeit bereits während der Messung.

Aktuatorleistung während der Lebensdauersimulation

Es ist für LOGICDATA auch wichtig, zu wissen, wie sich die Leistung des Aktuators im Laufe seiner Nutzungsdauer ändern kann. Dazu werden während eines Lebensdauertests des Aktuators verschiedene Leistungsmessungen vorgenommen. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, über eine tragbare Messlösung zu verfügen, da die Ingenieure bei der Durchführung der Tests von Aktuator zu Aktuator wechseln müssen.

Verwendete Ausrüstung:

• DEWE-43A: Datenerfassungssystem

• DewesoftX: Datenerfassungssoftware

• DSI-V-200: Adapter für ±200-V-Analogeingang

• LEM LTSR 15-NP: Stromsensor

• Digitaler Zähler aus firmeneigener Produktion

• HBM U10M: 2,5-kN-Kraftsensor

Während das Messgerät angeschlossen ist, wird auf den Aktuator über seine Lebensdauer hinweg eine definierte Last appliziert. Dabei werden die Gleichspannungen und -ströme gemessen, die der Aktuator aufnimmt. Die Ingenieure greifen die Leitung zwischen Steuerung und Aktuator ab und zeichnen die Spannungsspitzen während der Motordrehung auf.

Mithilfe der Zählerkonfiguration in DewesoftX wird dann sofort die Motordrehzahl berechnet. Der Kraftsensor ist unter dem Aktuator montiert. Die Last, die zum Bewegen des Aktuator benötigt wird, ist bekannt.

Die vom Aktuator erzeugte mechanische Energie kann berechnet werden. Diese Informationen erlauben es, den Wirkungsgrad des Aktuators zu bestimmen. Am Ende des Lebensdauertests werden die Ergebnisse des jeweiligen Aktuators über die gesamte Dauer hinweg verglichen und alle Änderungen registriert.

Beschleunigungs- und Verzögerungsprofil eines Tisches

Ein Beschleunigungs- und Verzögerungsprofil ist bei einem höhenverstellbaren Tisch sehr wichtig für die Benutzererfahrung und die Gesamtwahrnehmung der Tischqualität. Daher wurden verschiedene Systeme objektiv und subjektiv bewertet, um das beste zu finden und eine Richtlinie für zukünftige Produkte zu erstellen.

Verwendete Ausrüstung:

• DEWE-43A: Datenerfassungssystem

• DewesoftX: Datenerfassungssoftware

• Variohm RF603: Laser-Abstandssensor

Der auf ein spezielles Profil montierte Laser maß den Abstand zur Tischplatte. Dann wurde der Tisch auf und ab bewegt, und seine Positionen wurden aufgezeichnet. Aus den Tischpositionen wurde ein Beschleunigungs- und Verzögerungsprofil erstellt und mit den subjektiven Bewertungen verglichen.

Fazit

Die Portabilität und Flexibilität des Systems sind von großer Bedeutung für die LOGICDATA-Messungen. Die nahtlose Integration der zur Datenerfassung eingesetzten Hard- und Software bietet eine beispiellose Benutzerfreundlichkeit.

In der Datenerfassungssoftware DewesoftX werden in Echtzeit fortschrittliche mathematische Formeln angewendet. Dies erlaubt es den Ingenieuren, die berechneten Ergebnisse live und in Echtzeit einzusehen und die Messparameter gegebenenfalls noch während eines Tests anzupassen. 

So verbessert sich die Testeffizienz, und die gewünschten Ergebnisse werden bereits bei der ersten Messung erhalten. Letztendlich lässt sich dadurch eine Menge Zeit und Geld sparen.