Fraunhofer-Gesellschaft 
Cellobogen mit drahtloser Sensorik
Die experimentelle Analyse mechanischer Systeme erfordert die sorgfältige Wahl der geeigneten messtechnischen Vorgehensweise. So gilt es, gerade bei der Untersuchung von Leichtbaustrukturen zu bedenken, dass Sensoren, zugehörige Elektronik wie deren Verdrahtung mit Eigenmassen, Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften die zu untersuchende Struktur nicht negativ beeinflussen dürfen. Entsprechend wurde im Fraunhofer LBF eine kompakte, preiswerte Elektronik zur Signalverarbeitung und -übertragung entwickelt. Diese Elektronik wurde zur Untersuchung lokaler Dehnungen an einem Cellobogen eingesetzt, um Anhaltspunkte zur Vereinfachung der Herstellung von Streichinstrumenten ableiten sowie Betriebsmessungen durchführen zu können.
Entwicklung einer besonders kompakten und leichtbautauglichen Elektronik zur Signalübertragung
Zielsetzung war, einen möglichst kleinen, leichten und universell einsetzbaren mehrkanaligen Messverstärker zu entwickeln und mit einem preiswerten Standard-Bluetooth-Transmitter (BT-Transmitter) zur drahtlosen Signalübertragung zu kombinieren. Hierdurch soll eine möglichst geringe mechanische Beeinflussung der zu vermessenden Basisstruktur erreicht werden. Beispielhaft wurde mit dieser neuen Elektronik eine leichte Cellobogenstruktur untersucht.
Mit dieser Zielsetzung wurde ein Messverstärkerkonzept mit einem 4-Kanal-DC-Vorverstärker mit elektronischer Umschaltung auf je zwei Ausgangskanäle über einen Analogbus sowie eine Umschaltung der Brückenspeisung zur Reduktion der Stromaufnahme umgesetzt. Die Signalübertragung kann drahtgebunden oder über einen abnehmbar ausgeführten 2-kanaligen BT-Transmitter (Bandbreite von 3Hz - 20kHz) drahtlos erfolgen. Als ein Ergebnis wurde ein System aus Messverstärker (Masse: 8 g, Baugröße: 25x45x4 mm3), BT-Transmitter (8 g, 25x67x17 mm3) und Energieversorgung entwickelt. Das Gesamtgewicht von Elektronik und Befestigungsmaterial beträgt 25g. Hinzu kommt das Gewicht von Sensorik, Montage- und Kabelmaterial sowie Batterie (3A-Zelle: 12 g. 4A-Zelle: 6 g). Aktuelle Arbeiten zielen zum einen auf die Analyse des Bogens, zum anderen auf die Entwicklung von energieautarken Sensorknoten, deren Versorgung über die Verwendung elektromechanischer Energiewandler umgesetzt wird.
Kundennutzen
Die Ausführung kompakter, leichter Elektronik erlaubt die experimentelle Analyse von Leichtbaustrukturen, ohne die Eigenschaften des Messobjektes selbst nennenswert zu beeinflussen. Auf Basis entsprechender Untersuchungen können Maßnahmen zur Strukturoptimierung abgeleitet oder die Nutzung von Strukturen verbessert werden.
Die optionale drahtlose Signalübertragung kann zudem den Messaufbau bei schwer zugänglichen Sensorpositionen sowie bei großen Strukturen entlasten. Gleichzeitig erlaubt die Kombination von Messverstärker und BT-Transmitter die Vermessung von mobilen Leichtbaustrukturen während ihrer Nutzung. So können im Falle des Cellobogens auch Betriebsmessungen mit möglichst minimaler Beeinträchtigung des Spielverhaltens des Musikers durchgeführt und auf dieser Basis Hilfestellungen für die Verbesserung seiner Fertigkeiten gegeben werden.