Folgendes Leistungs-Spektrum biete ich als freiberuflicher Dipl. Ing. (FH) Technische Physik an, alternativ als ANÜ oder in Festanstellung.
Berechnung und Simulation (CAE)
- Schaltungs-Simulation mit LT-SPICE (optional: P-SPICE)
- Strömungsmechanik openFoam 6 und Wärmemanagement Salome-Meca unter Linux Mint 19 Tara
- elektromagnetische Simulationen von PM-Synchronmaschinen
- SPEOS V4 LED-Lichttechnik
- höhere Mathematik mit Matlab/ Simulink, wxMaxima
Elektrotechnik (Hard- & Software)
- HW-Entwicklung von ‚mixed signal Boards‘ bis 8 Lagen mit TARGET T3001 (optional: ALTIUM)
- Analog-Technik
- Audio-Verstärker
- Aktive Filter, ADCs und DACs
- Messtechnik-Verstärker (z.B. DMS, Thermoelemente)
- Leistungs-Elektronik
- SMPS Entwicklungen (z.B. LLC-Resonanz-Konverter)
- LV/HV-Power-Inverter für PM-Synchronmaschinen bzw. BLDC-Motoren
- Digital-Technik
- freescale MPC5606B, AT90CAN128 mit Ansi-C Programmierung
- Entwurf Digitaler Regler und Filter (z.B. Regelkreis für SMPS oder (S)FOC-Power-Inverter)
- Analog-Technik
- SW-Entwicklung
- Ansi-C
- Qt 5.2, C++
- C# 2010 express
- Quartus II Intel FPGA MAX10 als NIOS 2 in Ansi-C (nicht VHDL)
Einsatzgebiete:
- München D83 – Landshut D84 (homebase) – Regensburg D93, bis zu 5 Tage vor Ort
- Nürnberg D90, Ulm D89, max. 3 Tage vor Ort, 2 Tage Remote
Verfügbarkeit: ASAP
Stundensatz:
- nach Vereinbarung bei freiberuflicher Mitarbeit (typ. HW-Entwicklersatz ca. 70€)
- ERA EG11B / Bayern bei ANÜ oder Festanstellung bei vorzugsweise 35 h/w
Beispiel 1: Simulation LT-SPICE „FOC-Regelung einer PM-Synchronmaschine“
Bild folgt …
Beispiel 2: Simulation Salome/MECA „Moden Stahlplatte“
Neben der elektrotechnischen Hardware-Entwicklung beschäftige ich mich gerne mit CAE-engineering im allgemeinen. Im folgenden habe ich eine Stahlplatte mit Salome/Meca unter Linux Mint simuliert und mit Paraview ausgewertet. Es handelt sich hierbei um einen „akustischen VPR-Absorber“ (Verbund-Platten-Resonator) für die Raum-Akustik-Optimierung in Tonstudio-Räumen. Die Wirkungsweise geht hinunter bis 16 Hz und stellt daher ein Bass-Absorber mit einer geringen Bautiefe von 12 cm dar.
Die Idee ist einfach (Patent Fraunhofer Institut und Renz): Es wird eine Stahlplatte durch z.B. E-Bass und Schlagzeug in verschiedenen tieffrequenten Moden zum Schwingen angeregt. Durch Dämpfungsmaterialien wie schwere Bitumen, Caruso Isobond oder Sonorock-Steinwolle wird diese Schwingung bedämpft. Folgende Abbildung zeigt zunächst die Stahlplatte frei schwingend in einem Multiplex-Rahmen montiert:
Anschließend wird der Bauraum mit einem Dämpfungsmaterial gefüllt und mit der Platte verklebt:
Mit einem für Steinwollfasern dichten Satin-Stoff wird der VPR nun überspannt:
Das folgende kleine Video zeigt z.B die 2-3 Moden der oben gezeigten eingespannten Stahlplatte.
Um zu verifizieren, ob die simulierten (und vorher natürlich auch analytisch berechneten Moden) sich auch in der Wirklichkeit ergeben, wurde der noch offene Rahmen mit Stahlplatte mittels eines Bass-Drum-Klöppels angeschlagen und die sich daraus ergebene „Impuls-Antwort“ mit einer DAW (digital audio workstation) aufgenommen und mit dem Plugin Voxengo SPAN ausgewertet:
Das folgende Frequenzspektrum zeigt, dass tatsächlich die vorher simulierten Moden bis hinunter zu 16 Hz reichen. Allerdings wird auch erwartet – da hier die Ausschläge signifikant höher sind – dass erst ab 65 Hz der Absorber besser wirkt. Hier ist allerdings eine starke Lücke bei 80 Hz – 100 Hz zu erkennen ?!
Die Antwort liefert eine Raum-Moden Simulation mit dem freien Windows-Programm REW https://www.roomeqwizard.com/ . In der Position des Mikrofons findet sich eine Moden-Auslöschung durch die Raummaße selbst. Diese Auslöschungen muss man bei allen Auswertungen natürlich mit-betrachten. Wegen Messtoleranzen der Mikrofon-Position und den dahinter aufgestellten VPRs passen die Lücken zwar nicht perfekt zusammen, liefern jedoch ein eindeutiges Indiz. Auch die Absenkung bei 50 Hz ist deutlich zu erkennen.
Abschließend können nun die Wasserfall-Diagramme miteinander verglichen, d.h. einmal den Raum ohne VPR, und anschließend insgesamt 6x VPR aufgestellt.
Im wesentlichen bestätigt sich hier die Voxengo-Impuls-Antwort! Im unteren Bereich unter 50 Hz zeigt sich nur wenig Wirkung. (Die Absorber wurden auch „frei“ aufgestellt, später fest an den Wänden verschraubt. Diese könnte die Tief-Bass-Wirkung stark beeinträchtigen. Diese „fest-verschraubte“ Messung wurde aber noch nicht durchgeführt). Bei 50 Hz zeigt sich auch die bereits oben erwähnte Lücke, dennoch ist hier ein Rückgang der Nachhallzeit festzustellen. Die stärkste Wirkung, das heißt Reduzierung der Nachhallzeit, ist ab dieser Lücke dann von 60 Hz – 200 Hz festzustellen. Es interessiert hierbei nicht die Amplitude in z-Richtung, sondern die Nachhallzeit in die y-Zeichen-Ebene hinein! Bei 65 Hz z.B geht diese von über 350 ms auf 180 ms zurück. Das ist ein Faktor 2 und daher sehr zufriedenstellend.
Im folgenden Bild einer klassischen RT60 Darstellung wird das einfacher und klarer dargestellt. Ab 65 Hz ist die „grüne“ Kurve mit 6x VPR niedriger als die „blaue“ des akustisch unbehandelten leeren Raums. Der starke Anstieg unter 50 Hz muss auf eine Mess-Ungenauigkeit durch einen zu leisen Mess-Pegel geschoben werden. Es deckt sich mit keiner der oberen Messungen.
Dennoch – die selbst entworfenen und umgesetzten VPR funktionieren!
Analytische Berechnung vs. CAE-Simulation vs. Verizierung durch Messen
liefern sich überlagernde Ergebnisse. Das Projekt war und ist ein Erfolg und kann somit weiter verfolgt werden. Abgesehen davon kosten käufliche VPR gut und gerne 150€ und mehr. Diese Aufbauten konnten mit unter 50€ / Stück umgesetzt werden. Bei 6 Stück hat sich somit der Aufwand rentiert.
Manuel Saska 