A Helmholtz-tekercsek a hat B30A40AC szervohajtóművel
A Colorado School of Mines munkatársának, Samuel Osterhoutnak a Triaxial Helmholtz Coil projektje bemutatja és feltárja a mozgásvezérlési technológia alapját képező fizikát.
Szervohajtásaink nagyon összetett mozgásvezérlő rendszerek kulcsfontosságú elemei. A legelszigeteltebb környezetben termékeink a vezetéken keresztül szabályozzák az áramot és a feszültséget parancs- és visszacsatolási jelek alapján. A vezetékek a szervomotorokban tekercsekké fonódnak, ahol a rajtuk átfolyó áram létrehozza a mágneses mezőt, és lehetővé teszi a forgó mozgást. A mágneses mezőknek ez a tekercselt vezetéken keresztül történő manipulálása a motorok és a mozgásvezérlési technológia kulcsa. Vegyük tehát le a motortengelyeket és a házakat, és koncentráljunk a tekercsekre és a rajtuk átfolyó áramra.
Hermann von Helmholtz 1849-ben fejlesztette ki először a később "Helmholtz-tekercsek" néven ismertté vált készüléket. Helmholtz megállapította, hogy ha két azonos tekercset koncentrikusan egymás mellé helyezünk úgy, hogy az áram azonos irányban folyik rajtuk, akkor egyenletes mágneses mező keletkezik közöttük. Ezt a technológiát azóta is elsősorban mágneses műszerek kalibrálására használják.
A teljes triaxiális Helmholtz-tekercsrendszer a számítógépes interfésszel együtt
A Helmholtz-tekercsek egyéb alkalmazási lehetőségei által felkeltett érdeklődés miatt Samuel Osterhout úgy döntött, hogy gépészmérnöki diplomamunkájaként egy szabályozott rendszert fejleszt belőlük. Helmholtz eredeti tekercseitől eltérően Osterhout projektjében a tekercsek három egymásra merőleges tengelyben voltak elhelyezve. A tengelyenként két tekercset alkalmazva összesen hat tekercs volt.
Minden tekercset egy-egy ADVANCED Motion controls B30A40AC szervohajtás, az egyik nagyobb teljesítményű analóg szervohajtásunk.
Ezekkel a tekercsekkel együtt Samuel bármilyen irányú mágneses mezőt tudott létrehozni a térben, és azt egy mágneses tárgy mozgatására használhatta. A mágneses tárgyat két kamera segítségével valós időben követték a térben, és egy számítógépes vezérlő frissítette a meghajtóknak küldött jeleket a kívánt válasz elérése érdekében. A meghajtók azt tették, amit mindig is tettek: áramot küldtek tekercselt vezetékeken keresztül.
Az analóg szervohajtások mindegyike gondosan a rendszerhez van kötve.
Ez a projekt ambiciózus, de gyönyörűen kidolgozott volt. Az egész rendszert, szervohajtásokkal és mindennel együtt, egy rövid, széles fémkeretbe szerelték be, amelyhez egy talapzat is tartozott. A rézhuzalokat egymásba illeszkedő, téglalap alakú akrilkeretekbe tekerték. LED-ek világították meg a központi területet, a színválaszték teljes spektrumával. Kis ventilátorokat szereltek fel, hogy a tekercsek és a környező szerkezetek ne melegedjenek túl. A rendszer teljesítményének értékelésére a tesztelés során egy háromtengelyes hall-magnetométert használtak.
Az Osterhout triaxiális rendszere a Helmholtz-tekercsek alkalmazási lehetőségeinek világát nyitja meg, különösen az orvosbiológiai iparban. A kisméretű eszközök, például az adagolókapszulák navigálása az emberi testben motorok nélkül sokkal biztonságosabb és kevésbé invazív lehet a beteg számára.
A kamerákat úgy szerelték fel, hogy a tekercseken belüli térbe nézzenek.
Ezenkívül ez a technológia összeszerelési célokra is használható, alkatrészek mozgatására olyan helyekre, amelyek a hagyományos szerszámokkal elérhetetlenek lennének. Az egész a motorok és a mozgásvezérlési technológia fizikájának kreatív felhasználásán múlik. Ez a projekt valóban megragadja az innovációhoz szükséges kreativitást ezen a területen.
"Az AMC-B30A40AC egy robusztus, megbízható szervóerősítő, amely megfelel és túl is teljesíti a meghirdetett teljesítményspecifikációit. Az elektronika minőségi alkatrészekből épül fel, a szervóház pedig átgondoltan megtervezett és jól feliratozott. Végül, a telepítés, a beállítás és a karbantartás gyerekjáték volt az A-M-C átfogó kézikönyveinek és fantasztikus ügyfélszolgálatának segítségével! Ha a jövőben valaha is szükségem lesz mozgásvezérléssel kapcsolatos eszközökre, az A-M-C lesz az első hely, ahol keresni fogom!"
- Samuel Osterhout
