Med hjälp av en ny teknik utvecklad av drivsystemingenjörer vid Saarlands universitet, elektromagnetiska ventiler kan exakt styra mängden vätska de dispenserar och elektromagnetiska dörrlås kan stängas smidigt och tyst. Allt som ingenjörerna i Saarbrücken behöver är en magnetiskt permeabel metallbult som rör sig i en spole av lindad koppartråd och deras sensorfria, patentsökt kontrollmetod. Genom att använda denna kombination, Professor Matthias Nienhaus och hans team kan hålla bulten i valfri position utan behov av ytterligare positionssensorer. Helt enkelt genom att analysera den elektriska strömmen som flyter genom spolen, teamet kan avgöra var bulten är och kan justera sin position omedelbart.

Forskarteamet kommer att ställa ut sitt system på Hannover Messe från den 23:e till den 27:e april i Saarland Research and Innovation Stand (Hall 2, Monter B46) där de kommer att demonstrera potentialen i sin sensorfria teknik genom att använda den för att hålla en stålkula svävad.

De elektromagnetiskt styrda ventilerna och låsen som är allmänt tillgängliga idag är verkligen snabbverkande, men de tenderar också att bara ha två driftlägen:'på' och 'av'. Om, till exempel, ett elektromagnetiskt dörrlås är aktiverat, bulten drivs kraftfullt in i slagplattan. När låset är strömlöst, bulten dras in av en fjäder. Att få dessa enheter att göra mer, som att få en ventil att behålla ett mellanliggande halvöppet läge eller att kräva att en låsbult stängs mindre abrupt, har, ända tills nu, varit en kostsam övning som involverade ytterligare sensorer och ett komplext kontrollsystem.

Ett nytt tillvägagångssätt utvecklat av drivsystemspecialisten professor Matthias Nienhaus och hans team vid Saarlands universitet erbjuder nu ett sätt att uppnå större kontroll av elektromagnetiska ventiler och låsanordningar utan behov av ytterligare sensorer. Med denna nya teknik, låsbulten kan fås att gå in i slagplattan mjukt och för att exakt bibehålla valfritt mellanläge. Enheten är inte längre bara ett tvåtillståndssystem, men kan agera mer som en vattenkran där graden i vilken enheten är "på" eller "av" varierar kontinuerligt.

Den enda information som forskarna behöver är den som tillhandahålls av den elektriska strömmen som styr bultens rörelse. "Vi övervakar hur strömmen som flyter i spolen förändras med tiden. Specifikt, vi registrerar fluktuationerna i den elektriska strömmen under en viss tidsperiod och analyserar dem. Dessa strömfluktuationer ändras beroende på bultens position. Detta gör att vi kan bestämma exakt var bulten är vid en viss tidpunkt. Att veta var bulten är, betyder att vi har ett effektivt sätt att kontrollera dess rörelse, " förklarar Matthias Nienhaus.

Dock, de obearbetade signalerna som forskarna initialt registrerar är alldeles för bullriga för att ge någon meningsfull information om enhetens status. "Vi jämnar ut de råa signalerna med vår nya integreringsmetod som nu täcks av en patentansökan, " förklarar professor Nienhaus.

Med deras nya metod, drivsystemingenjörerna i Saarbrücken kan filtrera bort en ren mätsignal. "Det är lite som att kontinuerligt beräkna medelhastigheten när hastigheten på bilen du kör varierar från ett ögonblick till ett annat, " säger Nienhaus. Resultaten gör det möjligt för forskarna att exakt bestämma bultens position i spolen. "Vår metod ger oss en mätsignal som är praktiskt taget brusfri. Vi använder signalen för att placera bulten där vi behöver den, och vi kan till och med placera den en liten bit bortom änden av spolen, " han lägger till.

Teamet kommer att demonstrera precis vad de menar med "högprecisionskontroll" på årets Hannover Messe. Demonstrationen, som går ut på att styra en stålkula så exakt att den kan fås att flyta upp och ner på ett helt förutbestämt sätt, inte bara understryker lagets ingenjörsskicklighet, det visar också potentialen i den nya tekniken. "Demonstrationen visar tydligt hastigheten och precisionen hos vår nya styrteknik. Vi jonglerar effektivt med en stålkula med bara enhetens egen strömsignal – utan att behöva några ytterligare positionssensorer, säger Matthias Nienhaus.