[Uni-Projekt] Der Federhall

[Laguna]

Hallo alle miteinander,

Im Zuge des Physikstudiums der Uni Erlangen kann alternativ zum normalen Praktikum mit fest vorgegebenen Versuchen ein Projektpraktikum absolviert werden, bei dem die Versuche frei von den Studenten gewählt werden konnen. In Gruppen zu je 6 Sudenten werden über das Semester verteilt vier Projekte konzipiert, geplant, gebaut, gemessen und dokumentiert.

In unserer Gruppe konnte ich als Projekt "Federhall" anregen. Interessant ist hier die Synthese zwischen der typischen Experimentalphysik mit der Akustik. Das so entstande Dokument ist auch für 'Nicht-Physiker' interessant und bietet eine fundierte, wissenschaftliche aber verständliche Sicht auf den Federhall.

>> Zum Dokument << (pdf, knapp 2 MB, 23 Seiten)

Viel Spass beim Lesen, ich freue mich auf Anregungen wie Kritik und eine gepflegte Diskussion.

So Far...

Laguna

 

[morry]

Super Ausarbeitung! Und auch noch mit LaTeX, das gibt extra Sympathiepunkte bei mir.

Mir fehlt nur die signaltechnische Darstellung des Gesamtsystems (bin halt Elektromensch ) als Blockschaltbild.
D.h. die Zerlegung des Federhalls in die Grundelemente P-, I-, D- und T-Glieder und Summationsstellen mit entsprechender Parametrisierung. Der Vorteil: Damit lassen sich leicht Simulationen z.B. in Simulink realisieren und mit den realen Gegebenheiten vergleichen. Akademisch sehr interessant und noch interessanter, falls man so einen Federhall mal in Software abbilden möchte. Außerdem ist es so wesentlich leichter, auch mal mögliche Optimierungsmaßnahmen zu testen bzw. zu bewerten, ob deren Einfluss überhaupt messbar ist.

Gruß
Moritz

EDIT: Was passiert, wenn der Federhall nicht waagerecht sondern senkrecht aufgebaut wird? Entsteht dann durch den zusätzlichen Einfluss der Schwerkraft eine Art Diodeneffekt für das Signal?

EDIT 2: Ihr bemängelt die schlechte "Energieeffizienz" des Federhalls... Da sag ich mal "naja". Eine Feder ist nunmal ein gedämpftes (und damit energievernichtendes) System (außerhalb der Resonanzfrequenz). Wenn du ein energieeffizientes System bauen möchtest, verbinde Input und Output mit einer massiven Metallstange.

 

[Laguna]

Hi,

Schön, wenns jemandem gefällt!

Natürlich in LaTeX, das versteht sich als Naturwissenschaftler doch von selbst (wobei es ernsthaft auf Gruppen gab, die ihre Datenauswertung im dritten Semester noch immer mit exel machen...)

Das Schaltbild kurz skizziert: Frequenzgenerator durch Leistungs-Verstärker in Federhall in Messverstärker in Messsystem.
Wir hatten erwägt, eventuell einen elektrischen Hochpass zu verbauen, allerdings wurde die Idee verworfen, da die Feder bedingt durch ihre Bauart schon nur ziemlichen Mumpf durchlässt/produziert.

Letztendlich wäre da eine genauere Ausarbeitung (incl. Simulation) sicherlich interessant gewesen, lässt sich aber vor dem Tutor nur schwerlich als besonders physikalisch rechtfertigen, zumal leider auch ein deutlich spürbarer Zeitdruck bestand (4 Wochen für das Projekt zzgl. anderweitigem Unibetrieb).

Der Federhall so wie wir ihn gebaut haben, lässt sich mit einem handelsüblichen Faltungshall-Plugin und der aufgezeichneten Impulsantwort am PC nachbilden. Wir haben keinen besonders durchdachten Vergleich angestellt, aber für meine (doch nicht ganz ungeschulten Ohren) war kein Unterschied erkennbar. Optimierungen sind damit natürlich nicht möglich.

Der Aufbau wurde in der Tat senkrecht betrieben. Einen wirklich nennenswerten Einfluss der Gravitation auf den Sound kann ich mir aber nicht erklären, da das zusätzliche Potential nur die Ruhelage der Feder verschiebt. Zugegebenermaßen haben wir diesen Punkt aber auch nicht weiter untersucht.

Die Idee mit der festen Verbindung der beiden Speaker hatten wir auch, um festzustellen, welche Effekte von den Lautsprechern und welche wirklich von der Feder kommen. Wurde aber leider, aus Zeitgründen, verworfen.

Eine gesegnete Nachtruhe,
Laguna

 

[Laguna]

Wegen Umordnung meines FTPs hier der aktualisierte Link:
http://www.laguna.runvs.de/Uni/built_pdfs/propra/versuche/2-federhall/federhall-dokumentation.pdf


So Far...
Laguna

Hab den Link im Eingangspost aktualisiert. Banjo