Manyetik askı sisteminin tasarımı ve kontrolü

Abstract

Günümüzde Manyetik Askı Sistemleri birçok mühendislik uygulamasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu uygulamalara manyetik alanla çalışan yüksek hızlı yolcu trenleri, sürtünmesiz yataklar, maglev asansörler, ürün sergileme ve gösterimi, rüzgâr tüneli kalıplarının kaldırılması, harekete duyarlı makinelerinin titreşim yalıtımı, indüksiyon fırınların dökme metallerinin kaldırılması ve üretim aşamasında metal levhaların kaldırılması örnek olarak verilebilir. Bu tez çalışmasında bu tür sistemlerinin temel ve basit bir tasarımına ait benzetim ve uygulama çalışması gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla küre şeklinde bir küçük kalıcı mıknatıs, bir elektromıknatıs tarafından oluşturulan manyetik alan ile kontrol edilmektedir. Bu kontrol sonucunda yer çekimi, elektromıknatıs akımı ve bozucu etkenlere karşı kalıcı mıknatısın kararlı bir şekilde havada askıda tutulması sağlanmıştır. Askıya alınan mıknatısın düşey pozisyonu doğrusal bir hall etkisi algılayıcısı kullanılarak ölçülmektedir. Bir mikrodenetleyiciye yüklenen PID ve kayan kip kontrolör programı tarafından geribesleme bilgisi değerlendirilerek; küre mıknatıs, elektromıknatıs akımı ile kararlı bir şekilde askıda tutulmaktadır.

Today, Magnetic Levitation Systems are widely used in many engineering applications. Examples of these applications can be indicated high-speed passenger trains running on magnetic field, anti-friction bearings, maglev elevators, product merchandising and displaying, the removal of wind-tunnel patterns, vibration isolation of motion-sensitive instruments, the removal cast metals at the induction furnaces and the removal metal plates at production phase. In this thesis, the simulation of such systems basic and simple design and application is studied. For this purpose, a small sphere shaped permanent magnet is controlled by the magnetic field generated by an electromagnet. As a result of this control, the permanent magnet suspended in the air is kept stable against gravity, electromagnetic current and disturbance factors. Vertical position of the suspended magnet is measured using a linear Hall effect sensor. The spherical magnet is kept suspended via electromagnet current by evaluating feedback information from PID and sliding mode controller which is programmed by a microcontroller.