Le bobine di Helmholtz con i sei servoazionamenti B30A40AC
Il progetto Triaxial Helmholtz Coil di Samuel Osterhout della Colorado School of Mines dimostra ed esplora la fisica che costruisce le basi della tecnologia del controllo del movimento.
I nostri servoazionamenti sono elementi chiave in sistemi di controllo del movimento molto complessi. Nel contesto più isolato, i nostri prodotti regolano la corrente e la tensione attraverso i fili sulla base di segnali di comando e di feedback. I fili sono filati in bobine nei servomotori, dove la corrente che li attraversa crea il campo magnetico e permette il movimento rotatorio. Questa manipolazione dei campi magnetici attraverso i fili a spirale è la chiave dei motori e della tecnologia di controllo del movimento. Quindi, togliamo gli alberi e gli alloggiamenti del motore e concentriamoci sulle bobine e sulla corrente che le attraversa.
Hermann von Helmholtz sviluppò per la prima volta nel 1849 quelle che in seguito sarebbero state conosciute come "bobine di Helmholtz". Helmholtz ha scoperto che allineando due bobine identiche concentricamente con la corrente che scorre attraverso di loro nella stessa direzione, si crea un campo magnetico uniforme tra di loro. Questa tecnologia è stata utilizzata da allora principalmente per la calibrazione di strumenti magnetici.
L'intero sistema a bobina di Helmholtz triassiale con l'interfaccia del computer
Incuriosito dalle altre potenziali applicazioni delle bobine di Helmholtz, Samuel Osterhout decise di svilupparne un sistema controllato come tesi per il suo master in ingegneria meccanica. A differenza delle bobine originali di Helmholtz, il progetto di Osterhout aveva le bobine allineate in tre assi perpendicolari. Con due bobine per asse, c'erano sei bobine in totale.
Ogni bobina era alimentata tramite un ADVANCED Motion controls B30A40AC servo drive, uno dei nostri servo drive analogici di maggiore potenza.
Con queste bobine insieme, Samuel poteva produrre un campo magnetico nello spazio in qualsiasi direzione e usarlo per spostare un oggetto magnetico. L'oggetto magnetico veniva seguito attraverso lo spazio in tempo reale utilizzando due telecamere, e un controller del computer aggiornava i segnali inviati alle unità per ottenere la risposta desiderata. Le nostre unità hanno fatto quello che fanno sempre: inviare corrente attraverso fili a spirale.
I servoazionamenti analogici tutti accuratamente cablati al sistema
Questo progetto era ambizioso ma ben realizzato. L'intero sistema, servoazionamenti e tutto, era montato in un corto e largo telaio di metallo con una base. I fili di rame erano avvolti in cornici acriliche rettangolari che si incastravano l'una nell'altra. I LED illuminavano l'area centrale con uno spettro completo di opzioni di colore disponibili. Sono stati installati piccoli ventilatori per evitare il surriscaldamento delle bobine e delle strutture circostanti. Un magnetometro a tre assi è stato utilizzato per valutare le prestazioni del sistema durante i test.
Il sistema triassiale di Osterhout apre le porte a un mondo di possibilità per le applicazioni della bobina di Helmholtz, in particolare nell'industria biomedica. La navigazione di piccoli dispositivi, come le capsule erogatrici, in tutto il corpo umano senza la necessità di motori può essere molto più sicura e meno invasiva per il paziente.
Le telecamere montate per affrontare lo spazio all'interno delle bobine.
Inoltre, questa tecnologia potrebbe essere usata per scopi di assemblaggio, spostando componenti in spazi che sarebbero irraggiungibili con le normali attrezzature. Tutto si riduce all'uso creativo della fisica che rende i motori e la tecnologia di controllo del movimento. Questo progetto cattura veramente la creatività necessaria per l'innovazione in questo campo.
"L'AMC-B30A40AC è un servo amplificatore robusto e affidabile che corrisponde e supera le specifiche di prestazione pubblicizzate. L'elettronica è costruita con componenti di qualità e l'alloggiamento del servo è progettato con cura e ben etichettato. Infine, l'installazione, la configurazione e la manutenzione sono state un gioco da ragazzi con l'aiuto dei manuali completi di A-M-C e del fantastico servizio clienti! Se mai avrò bisogno di dispositivi legati al controllo del movimento in futuro, A-M-C sarà il primo posto dove guarderò!
- Samuel Osterhout
