Projekt 15655/01

Entwicklung einer neuartigen Reglerelektronik für die breitbandige aktive Lärmminderung durch Gegenschall unter Elimination von Pseudoschall-Störquellen

Projektdurchführung

IBS Ingenieurbüro für Schall- undSchwingungstechnik GmbH
Beindersheimer Str. 79
67227 Frankenthal

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Da in Abhängigkeit der Kanalgeometrie und der ANC-Bauteilpositionen herkömmliche ANC-Controller bei bestimmten Frequenzen Instabilitäten zeigen, war Gegenstand dieses Vorhabens, eine Antischall-Reglerelektronik mit völlig neuen Eigenschaften und auf Basis einer gegenüber marktverfügbaren Geräten wesentlich leistungsfähigeren Prozessorarchitektur zu entwickeln. Mit den veränderten Prozessorleistungsdaten lassen sich neue Anwendungsgebiete, wie z.B. die ANC, in den großen Kanalbreiten von lüftungstechnischen Anlagen realisieren.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Elektronik wurde im Wesentlichen von der im Unterauftrag kooperierenden mittelständischen Firma ABS GmbH, Jena, entwickelt.
Die Projektdurchführung erfolgte in folgenden Arbeitsschritten:
· Festlegung eines Pflichtenheftes in Abstimmung mit der Fa. ABS
· Hard- und Softwareentwicklung sowie Herstellung eines Prototyps
· Test und Überprüfung des Prototyps
· Optimierung des Prototyps und Herstellung von drei weiteren neuen ANC-Controllern
· Test der neuentwickelten ANC-Controller im Parallelbetrieb


Ergebnisse und Diskussion

Die Zielsetzung des Vorhabens, eine neuartige Regelelektronik für die breitbandige aktive Lärmminderung durch Gegenschall zu entwickeln, wurde durch die Entwicklung des NANCY 2000-Systems erfolgreich realisiert. Im Rahmen der Untersuchungen konnte die Zweckmäßigkeit der Ausblendung bestimmter Frequenzbereiche aufgezeigt werden. Hiermit können z.B. stehende Wellen, die aus dem Rohr nicht austreten und damit auch keine Schallemission verursachen, wohl aber intern die Regelung außer Kraft zu setzen vermochten, beherrscht werden.

Die Industrietauglichkeit und Langzeitstabilität der NANCY-2000-Systeme konnte aus Zeitgründen nicht im Rahmen dieses Vorhabens untersucht werden. Entsprechende Untersuchungen werden im Rahmen des Vorhabens Aktive Lärmminderung durch Gegenschall, AZ 12329, von der Fa. IBS durchgeführt (mit positiven Zwischenergebnissen).
Die Anforderungen an die neuartige Regeleinheit konnten im Wesentlichen umgesetzt werden. Abweichungen ergaben sich bei der angestrebten Systemverstärkerleistung. Geplant waren 200 W. Realisiert wurden 100 W, die für viele Anwendungen zwar ausreichend ist, aber dennoch niedriger als geplant ausfällt (höhere Leistungen können bei Bedarf über herkömmliche NF-Verstärker erreicht werden).
Außerdem wurde die Einstellung der Tauglichkeitsfilter in Abhängigkeit des Kohärenz- und Übertragungsfunktionskriteriums nicht wie ursprünglich geplant als Automatik umgesetzt. Es hat sich als günstiger und zielgenauer erwiesen, die Tauglichkeitsfilter im Anschluss an die Initialisierungsphase online manuell zu designen und dies keinem Automatismus zu überlassen. Da die Filtereinstellung eine reine Funktion der Kanalgeometrie ist, reicht eine einmalige Einstellung völlig aus.

Die Anforderungen an die neuartige Regeleinheit konnten im Wesentlichen umgesetzt werden. Abweichungen ergaben sich bei der angestreb-ten Systemverstärkerleistung. Geplant waren 200 W. Realisiert wurden 100 W, die für viele Anwendungen zwar ausreichend ist, aber dennoch niedriger als geplant ausfällt (höhere Leistungen können bei Bedarf über herkömmliche NF-Verstärker erreicht werden).
Außerdem wurde die Einstellung der Tauglichkeitsfilter in Abhängigkeit des Kohärenz- und Übertragungsfunktionskriteriums nicht wie ursprünglich geplant als Automatik umgesetzt. Es hat sich als günstiger und zielgenauer erwiesen, die Tauglichkeitsfilter im Anschluss an die Initialisierungsphase online manuell zu designen und dies keinem Automatismus zu überlassen. Da die Filtereinstellung eine reine Funktion der Kanalgeometrie ist, reicht eine einmalige Einstellung völlig aus.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Auszeichnung und Präsentation des Aktivschalldämpfers auf dem Erfinderforum 1999 in Mainz, Veröffentlichung in den VDI-Nachrichten und weiteren Fachzeitschriften


Fazit

Das Vorhaben zeigt ein hervorragendes Ergebnis. Im Ergebnis der Förderung steht eine Technologie zur Verfügung, die im Bereich bis 500 Hz eine sehr weitgehende Elimination von Schallemissionen insbesondere aus Lüftungskanälen, Rohrleitungen usw. erlaubt.