Geri Dön

Magnetically levitated accelerometer design

Manyetik kaldırma kuvveti ile ivme ölçer tasarımı

  1. Tez No: 595402
  2. Yazar: İLKE CEYLAN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ KIVANÇ AZGIN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 110

Özet

Bu tez, güncel temassız yer değiştirme algılama teknolojisinden yararlanarak, bir ivmeölçer tasarımı için manyetik havaya kaldırmanın kullanımını incelemeyi önermektedir. Sismik kütleyi sensörün geri kalanından izole ederek, mekanik sürtünme ve aşınmayı neredeyse ortadan kaldırarak ivmeölçerin uzun vadeli sağlamlığa sahip olması beklenir. Ayrıca, temassız sensörler yüksek hassasiyetli ölçümler elde etmek için büyük bir potansiyele sahiptir. Bu bağlamda, bu çalışma, sismik kütleyi askıda tutan ve sensör gövdesine göre konumunu kontrol eden havaya kaldırma teknolojisini kullanan bir ivmeölçer tasarlamayı sunmaktadır. Sensör gövdesi hareket ettiğinde, sismik kütlesinin gövdeye göre yer değiştirmesi algılanır ve kontrol sistemi sismik kütleyi gövdeye göre sabit tutmak için geri besleme kuvvetleri oluşturur. Bu çalışmada manyetik olarak havalandırılmış bir ivmeölçer tasarlanmış, inşa edilmiş ve test edilmiştir. Doğal mıknatıslar, sismik kütlenin ağırlığını dengelemek için kullanılır. Ancak, havada sabit durması ve sabit kalması için bu yeterli değildir. Bu nedenle, aktif manyetik aktivasyon sadece havaya kaldırmak için değil aynı zamanda sismik kütlesinin pozisyon kontrolü için de kullanılır.viii Tasarım aşamasında, sistemin matematiksel bir modeli geliştirilmiştir ve MATLAB® / Simulink® kullanılarak bir benzetim modeli oluşturulmuştur. Manyetik analizler, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yapılmıştır. PID kontrol methodu, iki eksende ve iki rotasyonda konum kontrolü için bağımsız olarak dijital bir mikro kontrolörde çalışmaktadır. Bu eksenler arasındaki bağıl konumu ölçmek için Eddy akım sensörleri sisteme monte edilmiştir. Dahası, motor sürücüleri, oransal akımı elektromıknatıslara beslemek ve solenoidler üzerindeki akım değerlerini yerleşik sensörler tarafından değerlendirmek için kullanılmıştır. Kontrol parametrelerini ayarlamak ve son olarak ivme ölçümlerini ticari bir sensörle karşılaştırmak için testler yapılmıştır. İvmeölçerin ölçüm sınırı ± 0.6 g olarak ölçülmüştür. Eğilimdeki dengesizlik ve hız rastgele yüürme değerleri sırasıyla 0.174 mg ve 0.182 m/s/√h olarak hesaplanmıştır.

Özet (Çeviri)

This thesis proposes the utilization of magnetic levitation for designing an acceleration sensor, taking the advantage of up-to-date contactless displacement sensing technology. The accelerometer is expected to have long-term robustness by isolating the proof mass from the rest of the accelerometer body, virtually eliminating mechanical friction and wear. Furthermore, levitated sensors have a great potential to achieve high precision. In this context, this study presents designing a levitated accelerometer, which suspends the proof mass and controls its position relative to the sensor body. When the sensor body moves, the shift of the proof mass with respect to the sensor body is detected and the control system produces feedback forces on the proof mass to keep the proof mass stationary with respect to the sensor body. In this study, a magnetically levitated accelerometer is designed, constructed and tested. Permanent magnets are used to offset the weight of the levitated proof mass. However, that is not enough to keep it steady and stable afloat. Hence, active magnetic actuation is utilized not only for levitation but also for position control of the proof mass. In the design phase, a mathematical model of the system is developed and a simulation model is built by using MATLAB®/Simulink®. Magnetic analyses are performed byvi using finite element method. PID controllers run independently in a digital microcontroller for position control in two axes and two rotations. Eddy current sensors are installed on the system to measure the relative position along those axes. Moreover, motor drivers are used to feed the proportional current to electromagnets and evaluate the current values on the solenoids by built in sensors. Tests are conducted in order to tune the controllers and finally compare the acceleration measurements with a commercial sensor. The measurement limit of accelerometer is measured as ± 0.6 g. Bias instability and velocity random walk values is calculated as 0.174 mg and 0.182 m/s/√h respectively.

Benzer Tezler

  1. Değmesiz ulaşım sistemlerinde elekromagnetler ile magnetik asılım

    Electromagnets for magnetically levitated vehicles

    SİNAN GÜNGÖR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1990

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. R. NEJAT TUNÇAY

  2. Tam manyetik yükseltmeli sol ventrikül destek cihazının ın vitro dolaşımda düsük ve yüksek devirlerdeki çalışmasının hemoliz ve tromboz üzerine etkisi

    In vitro comparison of PUMP speeds for hemocompatibility in fully magnetically levitated ventricular assist device

    NUH CAN KOÇAK

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Göğüs Kalp ve Damar CerrahisiSağlık Bilimleri Üniversitesi

    Kalp ve Damar Cerrahisi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DOĞAN EMRE SERT

  3. Magnetik askılı taşıma sisteminin kontrolü

    Başlık çevirisi yok

    ALİ DORAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1996

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. FUAT GÜRLEYEN

  4. Rotor-AMY sisteminin bulanık denetleyici ile kontrolü ve denge akımının eniyileştirilmesi

    Fuzzy supervisory control of rotor-AMB system and bias current optimization

    AHU ECE HARTAVİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. RAMAZAN NEJAT TUNCAY

  5. Elektrikli ulaşımda sistem seçimi

    Chosing system in electrical transportation

    MEHMET AYDINER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. ASIM KASAPOĞLU