Thema: Schwebende Kugel - Positionsmessung der Kugel mit Lock-In-Verstärker (phasenempfindlicher Gleichrichter)

(Dennis Gann)
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Stefan Hillenbrand
Vorkenntnisse: Spaß an Elektronik und Schaltungsentwicklung
Für Semester: ab 4.
Anzahl Studierende: ab 2 Personen
Abgeschlossen im Jahr: 2015
Beschreibung:
Das Bild zeigt den Versuchsaufbau zur Regelung der Flughöhe einer Metallkugel

Der Abstand der Kugel zum Magneten wird mit einer Solarzelle gemessen. Ein Regler stellt basierend auf dieser Messgröße und dem Sollwert den Strom in der Spule so ein, dass diese im gewünschten Abstand zum Magneten in der Schwebe bleibt.

Die Messung der Kugelposition mit Lichtschranke ist beim derzeitigen Aufbau sehr vom Umgebungslicht abhängig. Es soll daher eine Schaltung aufgebaut werden, die die Lampe und den Sensor so ansteuert, dass die Messung weniger empfindlich auf das Umgebungslicht reagiert, indem das Lichtsignal moduliert wird und das Sensorsignal mit einem Lock-In-Verstärker ausgewertet wird. Einige grundlegende Voruntersuchungen wurden in einer früheren Arbeit bereits gemacht uns sollen weiter verwendet werden. In dieser Arbeit sollen die einzelnen Komponenten des Lock-In-Verstärkers ingenieursmäßig entworfen und realisiert werden und dann zu einem Gesamtsystem zusammengeführt werden.


Die Aufgaben umfassen:
  • Entwicklung der notwendigen Funktionen (Transimpedanzverstärker, verschiedene Filter, Referenzsignal, Mischer usw.)
  • Entwicklung der Schaltung

  • Entwicklung einer Leiterplatte mit einem professionellen eCAD Tool

  • Aufbau und Test einer Leiterplattenbaugruppe


Bei Interesse kontaktieren Sie bitte Herr Michael Bauer.