Overvågning af elektrisk strøm giver høj præcision, sensorfri midler til at styre ventiler og låse

Ved at bruge en ny teknik udviklet af drivsystemingeniører ved Saarland University, elektromagnetiske ventiler kan præcist styre mængden af ​​væske, de dispenserer, og elektromagnetiske dørlåse kan lukke jævnt og stille. Alt hvad ingeniørerne i Saarbrücken har brug for er en magnetisk permeabel metalbolt, der bevæger sig i en spole af viklet kobbertråd og deres sensorfri, patentanmeldt kontrolmetode. Ved at bruge denne kombination, Professor Matthias Nienhaus og hans team er i stand til at holde bolten i enhver ønsket position uden behov for yderligere positionssensorer. Simpelthen ved at analysere den elektriske strøm, der strømmer gennem spolen, holdet er i stand til at bestemme, hvor bolten er og kan justere dens position øjeblikkeligt.

Forskerholdet vil udstille deres system på Hannover Messe fra den 23. til den 27. april på Saarland Research and Innovation Stand (Hal 2, Stand B46), hvor de vil demonstrere potentialet i deres sensorfri teknologi ved at bruge den til at holde en stålkugle svævet.

De elektromagnetisk styrede ventiler og låse, der er almindeligt tilgængelige i dag, er bestemt hurtigvirkende, men de har også en tendens til kun at have to driftstilstande:'on' og 'off'. Hvis, for eksempel, en elektromagnetisk dørlås aktiveres, bolten drives kraftigt ind i slagpladen. Når låsen er afbrudt, bolten trækkes tilbage af en fjeder. At få disse enheder til at gøre mere, såsom at få en ventil til at opretholde en mellemliggende halvåben position eller at kræve, at en låsebolt lukker mindre brat, har, indtil nu, været en kostbar øvelse, der involverede yderligere sensorer og et komplekst kontrolsystem.

En ny tilgang udviklet af drivsystemspecialist professor Matthias Nienhaus og hans team ved Saarland University tilbyder nu et middel til at opnå større kontrol over elektromagnetiske ventiler og låseanordninger uden behov for yderligere sensorer. Med denne nye teknologi, låsebolten kan fås til at gå blødt ind i slagpladen og præcist opretholde enhver ønsket mellemposition. Enheden er ikke længere blot et to-statssystem, men kan mere fungere som en vandhane, hvor det er konstant variabelt, i hvilket omfang enheden er 'tændt' eller 'slukket'.

Den eneste information, som forskerne har brug for, er den, der leveres af den elektriske strøm, der styrer boltens bevægelse. "Vi overvåger, hvordan strømmen, der flyder i spolen, ændrer sig med tiden. vi registrerer udsvingene i den elektriske strøm over en vis periode og analyserer dem. Disse strømudsving ændrer sig afhængigt af boltens position. Dette giver os mulighed for at bestemme præcis, hvor bolten er på et bestemt tidspunkt. At vide hvor bolten er, betyder, at vi har et effektivt middel til at kontrollere dens bevægelser, " forklarer Matthias Nienhaus.

Imidlertid, de ubearbejdede signaler, som forskerne indledningsvis optager, er alt for støjende til at levere nogen meningsfuld information om enhedens status. "Vi udjævner de rå signaler ved hjælp af vores nye integrationsmetode, der nu er dækket af en patentansøgning, " forklarer professor Nienhaus.

Ved at bruge deres nye metode, drivsystemingeniørerne i Saarbrücken er i stand til at filtrere et rent målesignal fra. "Det er lidt ligesom konstant at beregne gennemsnitshastigheden, når hastigheden på den bil, du kører, varierer fra det ene øjeblik til det næste, " siger Nienhaus. Resultaterne giver forskerne mulighed for præcist at bestemme placeringen af ​​bolten i spolen. "Vores metode giver os et målesignal, der er praktisk talt støjfrit. Vi bruger signalet til at placere bolten, hvor vi har brug for den, og vi kan endda placere den en lille smule ud over enden af ​​spolen, " tilføjer han.

Holdet vil demonstrere, hvad de mener med 'højpræcisionskontrol' på dette års Hannover Messe. Demonstrationen, som går ud på at styre en stålkugle så præcist, at den kan fås til at flyde op og ned på en helt forudbestemt måde, understreger ikke kun holdets tekniske dygtighed, det viser også potentialet i den nye teknologi. "Demonstrationen viser tydeligt hastigheden og præcisionen af ​​vores nye styreteknologi. Vi jonglerer effektivt med en stålkugle ved hjælp af intet andet end enhedens eget strømsignal – uden behov for yderligere positionssensorer, " siger Matthias Nienhaus.