Разработана оптическая система, способная повысить эффективность работы генераторов и двигателей

Команда учёных из немецкого Ганновера начала разработку оптической системы, способной повысить эффективность ветровых установок и гоночных автомобилей, а также сделать более безопасными медицинские приборы. Инновационный лазер позволит бесконтактным способом определять положение вала и вращающий момент, приложенный к нему.

К примеру, если водитель нажимает на педаль акселератора слишком резко, колёса автомобиля начинают проворачиваться. Энергия двигателя более не влияет на ускорение, а вращающий момент на колёсах падает почти до ноля. Если значение момента непрерывно отслеживать, а данные о нём передавать по цепи обратной связи в блок управления двигателем, то появляется возможность лёгкого автоматического снижения момента и предотвращения проворачивания колёс. В спортивных автогонках этот процесс называется «управление пуском».

В ветровых установках при покоящихся лопастях турбины момент вращения равен нулю. При резких порывах ветра, лопасти начинают быстро вращаться, момент растёт резко. Такое стремительное увеличение момента вращения может повредить генератор. КПД системы достигает максимума, когда момент вращения равномерен. И хотя системы измерения момента вращения доступны, все они имеют один явный минус: непосредственный монтаж на валу. Бесконтактные системы измерения на магнитной основе имеют высокую стоимость.

Учёные из Ганновера решили разработать оптическую систему, работающую без контакта с валом. Система позволит модернизировать существующие решения. Цель учёных – достичь большей точности по сравнению с аналогами, при этом сократить вес и размеры. Например, в гоночном спорте это будет востребовано, поскольку каждый грамм на счету.

Принцип работы встроенного оптического кодировщика абсолютных значений и анализатора момента вращения (IntegrAD) прост: при помощи маркеров на валу и лазерного луча генерируются кодовые линии, фотодиоды считывают данные коды. При воздействии вращающего момента на вал возникает кручение и вращение вала. Кручение может быть измерено по абсолютной шкале. Поскольку лазерный луч позволяет добиться очень высокого разрешения, появляется возможность регистрации весьма незначительных изменений. Положение вала и вращающий момент рассчитываются очень точно в реальном времени, данные передаются в блок управления двигателем.

Для того чтобы проверить систему в действии, учёные ищут промышленных партнёров, с помощью которых можно будет собрать данные с реального оборудования. Рассматриваются не только производители двигателей и ветрогенераторов, но и сборщики медицинских приборов. Новая система, к примеру, могла бы повысить безопасность хирургических роботов.