即使没有传感器阀门和锁定装置也能中途开启和轻柔关闭
新技术使控制阀门和锁定装置成为可能，而无需任何额外的传感器。金属活塞、微型芯片和小电流脉冲——这就是萨尔大学 Matthias Nienhaus 教授领导的驱动系统专家开发可持续且具有成本效益的技术所需要的全部。连续可调的活塞可以根据需要缓慢或快速地前后移动，可以保持任何位置，并可以根据需要轻柔地返回到停止位置。获得专利的驱动技术只需要很少的能量，并且可以通过专门开发的芯片集成到系统中。该团队将于 4 月 17 日至 21 日在汉诺威工业博览会(002 号展厅，B34 展台)展示他们的创新技术 。
它们可以关闭、打开、计量和混合：电磁阀用于数百万种应用，从门的自动锁定系统到洗碗机、加热和压缩空气系统或食品行业。尽管它们快速可靠，但它们通常也很不灵活。标准螺线管能够“打开”和——通常是相当突然地——“关闭”。但是，如果他们需要缓慢或特别快速地打开，保持某个位置或在停止位置轻轻无声地着陆，事情往往会变得昂贵。然后必须将额外的传感器集成到系统中，这需要安装技术组件和电缆，并且总是使事情复杂化。在操作期间，这些更复杂的设计会消耗更多的功率。
萨尔州大学 Matthias Nienhaus 教授的研究小组开发的可持续解决方案不需要任何额外的传感器。特别是当涉及到持续需要电力来保持“打开”或“关闭”等位置的系统时，新技术可以最大限度地减少所需的能量。所需要的只是缠绕铜线线圈中的导磁金属针和驱动电子设备中的小型微芯片。'我们不需要任何其他东西。我们只使用简单螺线管的原始组件，”Matthias Nienhaus 解释道。这意味着他们的技术甚至可以在恶劣的环境中使用。“这就是依赖传感器的系统经常达到极限的地方，例如涉及油或制动液时，”驱动专家 Nienhaus 说。
通过简单地评估流过线圈的电流以移动阀门活塞，Saarbrücken 的研究人员可以检测活塞的位置并快速准确地控制它。电流为工程师提供了他们需要的所有信息。“我们监测电感。我们分析绕组中的电流随时间的变化。这意味着我们测量电压和电流，观察一段时间内的波动，分析它们并用它们来观察磁状态，”博士生 Niklas König 解释说，他正在研究这个过程作为他博士论文的一部分与马蒂亚斯·尼恩豪斯。
磁性状态和电流波动会根据活塞在任何给定时间的位置而变化。'这使我们能够准确地知道活塞在哪里。使用这些信息，我们可以高效、精确地控制销钉的位置，”Niklas König 解释说。这意味着工程师可以根据需要缓慢或非常快速地移动活塞——或者他们可以快速移动它，但随后确保它在到达指定停止位置之前缓慢移动。为了实现这一目标，研究人员对运动序列进行了建模，并可以使用智能算法对不同的活塞位置进行单独编程。该系统还可用于监控销钉是否保持在特定位置，例如阀门是否实际关闭，从而能够执行集成安全检查。
这种优雅的解决方案也具有成本效益。“我们的技术是一个完整的包，其中包括相关的微电子技术，”Matthias Nienhaus 解释说。他们开发的芯片包含了所有的专利技术，控制着控制系统的关键部分。它安装起来相对容易，所需的电量也相对较低。'事实上，它甚至可以节省电力。在不受监管的系统中，保持特定位置需要持续的能量供应，并且会很快耗尽电池电量。与我们的发明相比，评估小电流脉冲是确保正确位置所需的全部，并且只需要最少的能量来维持它，”他解释道。
本发明基于复杂的技术。研究人员从线圈接收到的信号本身并不能提供很多信息;相反，信号非常嘈杂。“我们使用专门开发的专利方法平滑这些信号，”Nienhaus 解释说。工程师过滤掉相关的测量信号。“这就像在驾驶汽车时不断计算平均速度，有时你开得快，有时开得慢，”尼恩豪斯解释道。结果使研究人员能够精确确定引脚在绕组中的位置。'结果是一个几乎没有噪音的测量信号。我们可以用它来精确定位销，即使它稍微在线圈之外，”他解释道。
在汉诺威工业博览会上，工程师们将展示他们的技术，并展示其精度和动态，方法是控制一个浮动钢球，使其根据指令上下浮动——仅使用电流控制信号，无需任何额外的传感器。
该研究由德国经济事务和气候行动部 (BMWK) 资助。该微芯片是与杜伊斯堡的弗劳恩霍夫微电子电路与系统研究所 (IMS) 合作开发的。
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