A Concept for Application of Hall Sensors in Measurement of Magnetic Field over Magnetic Catapult Tracks

• Autorzy: Czubaj Sławomir , Sibilska-Mroziewicz Anna , Ładyżyńska-Kozdraś Edyta

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.2116

Warianty tytułu

PL

Koncepcja wykorzystania czujników Halla do pomiarów pola magnetycznego ponad torami wyrzutni magnetycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The growing demand for commercial unmanned aerial vehicles (UAV) requires that innovative technical solutions for the critical aspects of UAV servicing, must be researched. The magnetic catapult discussed in this work is an interesting alternative to the existing UAV deployment or launch platforms. This paper presents the research designed to facilitate the measurement and analysis of the position of a launch truck applied in a UAV magnetic catapult with tracks. The measurement system discussed herein comprised a transducer connected to Hall sensors which were spaced evenly at the base of a superconductor pod. A displacement of the superconductor pod relative to the magnetic field resulted in the variation of the voltage output from individual Hall sensors. A proprietary algorithm was developed and controlled stepper motors which displaced the assembly of the superconductor pod with the Hall sensors along the test track of the UAV magnetic catapult. At the same time as the displacement was sensed by the Hall sensors, they were reading the real-time magnetic strength; it was therefore critical for the microcontroller, which executed the control algorithm, to operate at a sufficient processing frequency (speed). The proprietary control algorithm was executed by an ATMEL ATmega2560 RISC processor. The processor system read the status of every Hall sensor in the assembly and compared it to the reference voltage outputs stored in the microcontroller’s memory. The difference between the voltage output reading and the reference voltage outputs and the superconductor pod’s geometry was used to determine the superconductor pod’s position along the magnetic tracks of the UAV magnetic catapult.

PL

Rosnące zapotrzebowanie na komercyjne bezzałogowe statki powietrzne (BSP) wymaga poszukiwań nowatorskich rozwiązań technicznych, związanych z krytycznymi aspektami obsługi tychże obiektów. Interesującą alternatywą dla istniejących rozwiązań jest analizowana w pracy wyrzutnia magnetyczna. W pracy zaprezentowano badania umożliwiające pomiar i analizę położenia wózka startowego wyrzutni bezzałogowych statków powietrznych (BSP) na torach magnetycznych. Prezentowany w pracy układ pomiarowy składa się z przetwornika połączonego z czujnikami Halla rozmieszczonymi równomiernie u podstawy pojemnika z nadprzewodnikami. Zmiana płożenia pojemnika względem pola magnetycznego powoduje zmianę napięcia wyjściowego poszczególnych czujników Halla. Opracowany algorytm steruje silnikami krokowymi, które przesuwają pojemnik z czujnikami względem badanego toru. W tym samym czasie czujniki odczytują wartość pola w czasie rzeczywistym, dlatego istotne jest, aby mikrokontroler realizujący algorytm działał z odpowiednio dużą prędkością. Do realizacji autorskiego algorytmu został użyty procesor RISC produkcji ATMEL ATmega2560. Układ mikroprocesorowy odczytuje stan każdego czujnika i porównuje go z danymi zapisanymi w pamięci. Na podstawie różnicy odczytu i geometrii pojemnika wyznaczane jest jego płożenie na torach magnetycznych.

Słowa kluczowe

EN

Hall sensors; magnetic levitation system; magnetic catapult; superconductivity

PL

czujniki hallotronowe; system lewitacji; wyrzutnia magnetyczna; nadprzewodnictwo

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 10, Nr 2 (36)
• Strony: 69--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., fot., wykr.

Twórcy

autor

Czubaj Sławomir

• Warsaw University of Technology, Institute of Micromechanics and Photonics, Warsaw, Poland

autor

Sibilska-Mroziewicz Anna

• Warsaw University of Technology, Institute of Micromechanics and Photonics, Warsaw, Poland

autor

Ładyżyńska-Kozdraś Edyta

• Warsaw University of Technology, Institute of Micromechanics and Photonics, Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Czubaj Sławomir Krzysztof, Edyta Ładyżyńska-Kozdraś. 2017. Measurement and Controlling Magnetic Field Strength by Using Hall Effect Sensors with Classical Algorithm. In Recent Global Research and Education: Technological Challenges, Advances in Intelligent Systems and Computing (Ed. Jabłoński Ryszard, Szewczyk Roman) 519 : 507-512. Springer International Publishing (DOI:10.1007/978-3-319-46490-9_67).
• [2] Ładyżyńska-Kozdraś Edyta, Anna Sibilska-Mroziewicz. 2017. “Analysis of the Levitation Forces Generated by High-Temperature Superconductors Located within the Magnetic Field of a UAV catapult System”. Problemy Mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa – Problems of mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 8 (3) : 87-94.
• [3] Falkowski Krzysztof, Krzysztof Sibilski. 2013. „Zawieszenia magnetyczne w systemie startu i lądowania – projekt GABRIEL”. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika 85 (3) : 249-258.
• [4] Rohacs Daniel, Jozsef Rohacs. 2016. “Magnetic levitation assisted aircraft take-off and landing (feasibility study–GABRIEL concept).” Progress in Aerospace Sciences 85 : 33-50.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

2. The authors received no financial support for the research, authorship, and/or publication of this article.