Pohony 2394 Pomáhají Objevovat Exo Planety

Se svým segmentovaným primárním zrcadlem přijímá ELT elektromagnetické záření ve viditelném a blízkém infračerveném rozsahu vlnových délek. Schott, technologická skupina pro speciální sklo a skleněnou keramiku, v současné době vyrábí komponenty pro podporu zrcátek pro Extremely Large Telescope (ELT) ESO (European Southern Observatory). Zrcadlo má průměr 39 m a lehký sběrnou plochu téměř 1000 metrech čtverečních. Schott již dodal segmenty pro čtvrté zrcadlo dalekohledové optiky a dva zrcadlové nosiče třídy 4 m pro sekundární a terciární zrcadla ELT. V roce 2025 má být uvedeno do provozu 3 446 m vysoké Cerro Amazones v chilské poušti Atacama.

Obrázková galerie

Galerie obrázků s 12 obrázky

Hlavní zrcadlo bude sestávat z 798 jednotlivých zrcadlových segmentů, každý o průměru 1,40 ma hmotnosti 250 kg. Tři jednotky každá umístí zrcadlový prvek. Tyto polohové akční členy (PACT) pocházejí od společnosti Physik Instrumente, se kterou ESO podepsala smlouvu. Je vyžadováno celkem 2394 akčních členů.

PACTs fixují příslušné segmenty, ale také aktivně ovládají polohu ve třech směrech (zvedání a naklápění ve dvou osách). Tímto způsobem lze korigovat deformace zrcadla, které jsou způsobeny změnami výšky dalekohledu, teploty a síly větru. Kromě toho lze kompenzovat vibrace.

Společně budou segmenty shromažďovat desítky milionůkrát tolik světla jako lidské oko a používat další optiku k vedení vědeckých nástrojů. Aby se vykompenzovaly odchylky od optimální dráhy paprsku a tím se zabránilo chybám v zobrazování, musí být zrcadlové segmenty vyrovnány přesně jeden s druhým.

Vysoké nároky na pohony

Rozsah pojezdu segmentů může být až 10 mm. Za účelem sledování objektu během pozorování jsou rychlosti obvykle mezi několika nanometry na sekundu a +/- 0,45 um / s. Průměrná polohová odchylka nesmí být větší než 2 nm. Pokud má být dalekohled zarovnán s jiným objektem, jsou vyžadovány rychlosti až +/- 100 µm / s. Je třeba přemístit značné hmotnosti: Zrcadlový segment váží asi 250 kg.

Například jeden pohon musí pohybovat nebo udržovat zatížení mezi tažnou silou 463 N a tlakovou silou 1050 N. Musí být také zohledněno maximální povolené odpadní teplo pro pohon a regulátor. PI má „na míru“hybridní pohon pro tento náročný úkol.

Pohon vřetena motoru v kombinaci s piezo ovladačem

Princip hybridního pohonu spočívá v kombinaci pohonu s vřetenem motoru, který je vhodný pro velká zatížení a velké vzdálenosti s piezoelektrickým pohonem. Vřeteno je poháněno vysoce ozubeného převodu a tím střídavý, momentovým motorem s vysokým kroutícím momentem. Převodovka zajišťuje provoz bez hry a zaručuje konstantní převodový poměr. To umožňuje, aby byl motor malý, i když se pohybují velké hmoty. Vysoký převodový poměr také podporuje samosvornost motoru, když se nepohybuje.

Senzor s vysokým rozlišením pracuje s rozlišením 100 pikometrů a opatření všechny nepřesnosti hnací motor vřetena. Tyto nepřesnosti opravují piezoelektrické pohony. Jsou zapouzdřeny v uzavřených kovových vlnovcích naplněných dusíkem, takže jsou chráněny před vlhkostí a dosahují požadované životnosti polohovacího roztoku 30 let i za nepříznivých okolních podmínek.

Speciální ovladač řídí oba pohony současně a řídí pomocí systému měření polohy s vysokým rozlišením. Řídicí algoritmy považují motor a piezo systém za pohonnou jednotku a porovnávají skutečný pohyb s vypočtenou trajektorií.

Uživatel splňující mechatronickou pohonnou technologii

Technologie mechatronického pohonu zaměřená na uživatele se zaměřuje na mechanické komponenty ozubených kol, spojek a brzd, jakož i na jejich design, dimenzování a interakci v celém mechatronickém systému.

Více informací

Krátké linie kodéru zabraňují rušení signálu

Tyto hnací elektroniky sestává ze dvou funkčních bloků: na komutační elektronika pro motor, interpolace a koncové spínače jsou umístěny přímo ve skříni pohonu. To umožňuje krátkým linkám enkodéru, aby se zabránilo rušení signálu. Jediný kabel pak připojí měnič k druhému funkčnímu bloku, externí elektronice, která řídí motor, piezo a kodér.

Tento hlavní řadič má tříkanálovou strukturu. To znamená, že k řízení všech tří hybridních pohonů v zrcadlovém segmentu je vyžadován pouze jeden takový ovladač. Je možné určit příkazy pro cestování pro každou jednotlivou jednotku a také požadovanou polohu zrcadlového segmentu. Řadič pak „překládá“takový příkaz pro své tři osy.

Princip řízení hybridního pohonu

Princip řízení hybridního pohonu je snadno pochopitelný: napětí motoru je odvozeno od řídicího napětí piezo. Čím větší je toto napětí, tím rychlejší je motor. Takže jak se piezo rozšiřuje, motor pohání vřeteno ve stejném směru. Hrubé umístění vřetena je doplněno jemným umístěním piezo. Současně se vřeteno automaticky pohybuje piezo blízko jeho nulové polohy. Zde má největší příležitost opravit polohu v obou směrech. Tímto způsobem lze relativně dlouhé dráhy kombinovat s extrémně vysokou přesností polohování.

Výkon hybridního pohonu byl v ESO potvrzen v rozsáhlých testech. Jeden oceňuje také koncept flexibilní řídicí jednotky, která usnadňuje následné rozšíření.