Pomiar strumienia elektromagnetycznego w aktywnym łożysku magnetycznym z wykorzystaniem elastycznych czujników Halla

• Autorzy: Kierdelewicz A.

Warianty tytułu

EN

Measurement of electromagnetic flux in active magnetic bearing with use of flexible Hall sensors

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Artykuł opisuje metodę pomiaru strumienia elektromagnetycznego w aktywnym łożysku magnetycznym z wykorzystaniem elastycznych czujników Halla zbudowanych na bazie ultracienkiej folii poliimidowej. W pracy opisano poszczególne elementy układu: aktywne łożysko magnetyczne, zaprojektowany wzmacniacz sygnału oraz wykorzystane czujniki Halla. Przeprowadzono badania układu pomiarowego strumienia elektromagnetycznego w aktywnym łożysku magnetycznym dla stałej i zmiennej szerokości szczeliny powietrznej. Dla przyjętych konfiguracji otrzymano wartości indukcji magnetycznej zgadzające się z parametrami badanego łożyska magnetycznego. Podgląd oraz zapis danych mierzonych zrealizowano przy pomocy procesora sygnałowego dSpace oraz oprogramowania ControlDesk 5.4. Wyniki badań eksperymentalnych potwierdzają poprawność zaprojektowanego i wykonanego układu pomiarowego. Dokładność metody znajduje się w 5-procentowym marginesie błędu w porównaniu do innych metod (cewka oraz przyrząd całkujący, estymacja na podstawie przemieszczenia oraz prądu zasilającego cewkę).

EN

This paper describes the method of measuring electromagnetic flux in an active magnetic bearing using flexible kapton-foil Hall sensors. The measurement system includes active magnetic bearing, authorial performed signal amplifiers and Hall sensors. The electromagnetic flux measurements were performed for the active magnetic bearing with different values of the air-gap. Obtained values of magnetic induction were related to the parameters of the tested magnetic bearing. The data acquisition system consists of the dSpace signal processor with ControlDesk 5.4 software. The experimental results confirm the correctness of the proposed flux measurement system. The accuracy of the method is in the 5% margin of error, compared to other methods (coil and integral device, estimation based on the displacement and current supplying the coil).

Słowa kluczowe

PL

strumień elektromagnetyczny; czujniki Halla; łożysko magnetyczne

EN

electromagnetic flux; kapton-foil Hall sensors; active magnetic bearing

• Wydawca: Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Aparatury Badawczej i Dydaktycznej, COBRABiD sp. z.o.o
• Czasopismo: Aparatura Badawcza i Dydaktyczna
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 23, nr 1
• Strony: 21--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kierdelewicz A.

• Katedra Automatyki i Robotyki, Wydział Mechaniczny, Politechnika Białostocka, Białystok

Bibliografia

• [1] Bahr F., Melzer M., Karnaushenko D., Makarov D., Cañón Bermúdez G. S., Schmidt O. G., Hofmann W., Permanent Magnet Bias AMB Using Integrated Hall Sensor Based Air Gap Flux Density Feedback, Proceedings of the 1st Brazilian Workshop on Magnetic Bearings, Rio de Janeiro 2013.
• [2] Doliński J., Współczesne układy cyfrowe, BTC, 2009.
• [3] Ernst D., Melzer M., Makarov D., Bahr F., Hofmann W., Schmidt O. G., Zerna T., Packaging technologies for (Ultra-)thin sensor applications in active magnetic bearings, Proceedings of the 2014 37th International Spring Seminar on Electronics Technology, 2014, 125-129.
• [4] Gosiewski Z., Falkowski K., Wielofunkcyjne łożyska magnetyczne, Wydawnictwo Naukowe Instytutu Lotnictwa, Warszawa 2003.
• [5] Górecki P., Wzmacniacze operacyjne - podstawy, aplikacje, zastosowania, BTC, 2004.
• [6] Grega W., Piłat A., Comparison of Linear Control Methods for an AMB System, International Journal of Applied Mathematics and Computer Science, 2005, vol. 15, no. 2, 245-255.
• [7] Maslen E., Schweitzer G., Magnetic Bearings. Theory, Design, and Application to Rotating Machinery, Springer-Verlag, Berlin 2009.
• [8] Mönch I. J., Bahr F., Melzer M., Karnaushenko D., Makarov D., Hofmann W., Schmidt O. G., Flexible Hall Sensorics for Flux-Based Control of Magnetic Levitation, IEEE Transactions on Magnetics, 2015, vol. 51, no. 11.
• [9] Mystkowski A., Sterowanie odporne drganiami wirnika łożyskowanego magnetycznie, rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział IMiR, Kraków 2007.
• [10] Mystkowski A., Kaparin V., Kotta Ü., Pawluszewicz E., Tõnso M., Feedback linearization of an active magnetic bearing system operated with a zero-bias flux, International Journal of Applied Mathematics and Computer Science, 2017, vol. 27, no. 3, 539-548.
• [11] Mystkowski A., Kierdelewicz A., Flux Measurement and Monitoring System of Active Magnetic Bearing Using Ultra-thin and Flexible Hall Sensors, 12th International Conference Mechatronic Systems and Materials, Białystok 2016.
• [12] Mystkowski A., Pawłuszewicz E., Dragašius E., Robust nonlinear position-flux zero-bias control for uncertain AMB system, International Journal of Control, 2015, vol. 88, 1619-1629.
• [13] Nan-Chyuan Tsai, Chien-Hsien Kuo, Rong-Mao Lee, Regulation on radial position deviation for vertical AMB systems, Mechanical Systems and Signal Processing, 2007, vol. 21, no. 7, 2777-2793.
• [14] https://www.ifw-dresden.de/institutes/institute-for-integrative-nanosciences-iin/ (dostęp 23.11.2017).
• [15] http://home.agh.edu.pl/~maziarz/LabPE/wzmacniacz.html (dostęp 23.11.2017).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).