This paper describes the design and fabrication of magnetic levitation kits for use in the hands on experiments of automatic control, digital control and microprocessor applications in the division of mechatronics in Samcheok university. The kits are developed inspired by MIT's design, but it is designed on the digital basis, whereas MIT's is designed on the analog basis. As a result, the kits can be monitored and controlled on the analog and digital control techniques. Furthermore, the cost of kit components is comparable or lower to that of MIT design. And the kits can be controlled with magnetic hall sensors and/or infrared sensors, which provides more versatile experience on the use of sensors and signal filtering to the students. The design is fabricated and tested by authors and will be provided to the students as lab projects. The kits will be intentionally presented with a device that is poorly instrumented and poorly compensated. And the students are expected to analyze sensor signal and controller performance, and then, perform compensator design and signal filtering.
Kim, Hong-Reol;Son, Seok-Jun;Kim, Tae-Gon;Kim, Jeong-Heui;Lim, Young-Cheol;Kim, Eui-Sun;Chang, Young-Hak
Journal of Sensor Science and Technology
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v.10
no.5
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pp.329-336
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2001
This paper describes the steering control and geomagnetism cancellation for an autonomous vehicle using an MR sensor. The magneto-resistive (MR) sensor obtains the vector summation of the magnetic fields from embedded magnets and the Earth. The vehicle is controlled by the magnetic fields from embedded magnets. So, geomagnetism is the disturbance in the steering control system. In this paper, we propose a new method of the sensor arrangement in order to remove the geomagnetism and vehicle body interference. The proposed method uses two MR sensors located in a level plane and the steering controller has been developed. The controller has three input variables ($dB_x$, $dB_y$, $dB_z$) using the measured magnetic field difference, and an output variable (the steering angle). A simulation program was developed to acquire the data to teach the neural network, in order to test the ability of a neural network to learn the steering control process. Also, the computer simulation of the vehicle (including vehicle dynamics and steering) was used to verify the steering performance of the vehicle controller using the neural network. From the simulation and field test, good result was obtained and we confirmed the robustness of the neural network controller in a real autonomous vehicle.
To study measurement of coated steel corrosion in mortar, a transient electro-magnetic(TEM) method was adapted. The sensors were made of enamelled wire with diameter of 0.25mm(transmitter), 0.1mm(receiver) and the secondary electro motive force(EMF) was measured with SIROTEMIII. The sensors configuration was used as in loop configuration. After coated steels were corroded by the salt spray during 3, 7, 15, 25days, they were embedded in mortar which were made from sand : cement : water ratio of 2 : 1 :0.5. To investigate coated steel corrosion in mortar, the sensors were used. ( sensorl - $T_x$ : $4{\Omega}$, $R_x$ : $10{\Omega}$, $3{times}3cm$, sensor2 - $T_x$ : $8{\Omega}$, $R_x$ : $10{\Omega}$, $3{times}3cm$, sensor3 - $T_x$ : $4{\Omega}$, $R_x$ : $10{\Omega}$, $6{times}6cm$, sensor4 - $T_x$ : $8{\Omega}$, $R_x$ : $10{\Omega}$, $6{times}6cm$). The obtained results showed that the secondary EMF was decreased with specimens of 3, 7days corroded coationg steel in mortar and then increased with specccimens of 15, 25days corroded one. And it was confirmed that measurement of coated steel corrosion in mortar by a transient electro-magnetic(TEM) method is possible.
Kim, Ji-Yong;Lee, Ji-Hong;Byun, Jae-Min;Kim, Sung-Hun
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.47
no.1
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pp.67-75
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2010
This paper presents localization algorithm for mobile robot in outdoor environment. Outdoor environment includes the uncertainty on the ground. Magnetic sensor or IMU(Inertial Measurement Unit) has been used to estimate robot's heading angle. Two sensor is unavailable because mobile robot is electric car affected by magnetic field. Heading angle estimation algorithm for mobile robot is implemented using gyro sensor module consisting of 1-axis gyro sensors. Localization algorithm applied Extended Kalman filter that utilized GPS and encoder, gyro sensor module. Experiment results show that proposed localization algorithm improve considerably localization performance of mobile robots.
This paper investigates a magnetoelectric (ME) vibration energy harvester that can scavenge energy in arbitrary directions in a plane as well as wide working bandwidth. In this harvester, a circular cross-section cantilever rod is adopted to extract the external vibration energy due to the capability of it's free end oscillating in arbitrary in-plane directions. And permanent magnets are fixed to the free end of the cantilever rod, causing it to experience a non-linear force as it moves with respect to stationary ME transducers and magnets. The magnetically coupled cantilever rod exhibits a nonlinear and two-mode motion, and responds to vibration over a much broader frequency range than a standard cantilever. The effects of the magnetic field distribution and the magnetic force on the harvester's voltage response are investigated with the aim to obtain the optimal vibration energy harvesting performances. A prototype harvester was fabricated and experimentally tested, and the experimental results verified that the harvester can extract energy from arbitrary in-plane directions, and had maximum bandwidth of 5.5 Hz, and output power of 0.13 mW at an acceleration of 0.6 g (with $g=9.8ms^{-2}$).
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2002.05a
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pp.87-91
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2002
본 연구는 탐지 대상물체의 형상인식 이 가능한 비접촉, 원격 탐지장치의 개발에 관한 것이다. 형체인식용 비접촉 시스템은 주로 Magneto-Impedance법과 Magneto-Inductance법이 있 으며, Magneto- Inductance법은 왜곡이 적고, 인체나 탐지대상물체에 손상을 가져오지 않는다. 본 연구에서는 2극으로 디자인 된 Magnetic Tomography System을 이용하여 물체의 위치에 따른 투자율 변화량을 계산 및 실측하였다.
To develop array magnetic sensors, specular-type giant magnetoresistive- spin valve (GMR-SV) film of Glass/Ta(5)MiFe(7)/IrMn(10)NiFe(5)/$O_2$/CoFe(5)/Cu(2.6)/CoFe(5)/$O_2$/NiFe(7)/Ta(5)(nm) was deposited by using a high-vacuum sputtering system. One of 15 way sensors in the area of $8{\times}8mm^2$ was Patterned a size of $20{\times}80{\mu}m^2$ in multilayer sample by Photo-lithography. All of 15 sensors with Cu electrodes were measured a uniform magnetic properties by 2-probe method. The highest magnetic sensitivity of MR and output voltage measured nearby an external magnetic field of 5 Oe were MS = 0.5%/Oe and ${\triangle}$V= 3.0 mV, respectively. An easy-axis of top-free layers of $CoFe/O_2/NiFe$ with shape anisotropy was perpendicular to one of bottom-pinned layers $IrMn/NiFe/O_2/CoFe$. When the sensing current increased from 1 mA to 10 mA, the output working voltage uniformly increased and the magnetic sensitivity was almost stable to use the nano-magnetic devices with good sensitive properties.
One of the obstacles for a magnetic bearing to be used in the wide range of industrial applications is the failure modes associated with magnetic bearings, which we don't expect for conventional passive bearings. These failure modes include electric power outage, power amplifier faults, position sensor faults, and the malfunction of controllers. Fault-tolerant magnetic bearing systems have been proposed so that the system can operate in spite of some faults in the system. In this paper, we designed and implemented a fault-tolerant magnetic bearing system for a turbo-molecular vacuum pump. The system can cope with the actuator/amplifier faults as well as the faults in position sensors, which are the two major fault modes in a magnetic bearing system.
Chung Seok-Hwan;Hoffmann Axel;Chen, Liaohai;Sun, Shouheng;Guslienko Konstantin;Grimsditch Marcos;Bader Samuel D.
Journal of Magnetics
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v.11
no.4
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pp.189-194
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2006
The recent development of bio-conjugated magnetic nanoparticles offers many opportunities for applications in the field of biomedicine. In particular, the use of magnetic nanoparticles for biosensing has generated widespread research efforts following the progress of various magnetic field sensors. Here we demonstrate substrate-free biosensing approaches based on the Brownian rotation of ferromagnetic nanoparticles suspended in liquids. The signal transduction is through the measurement of the magnetic ac susceptibility as a function of frequency, whose peak position changes due to the modification of the hydrodynamic radius of bio-conjugated magnetic nanoparticles upon binding to target bio-molecules. The advantage of this approach includes its relative simplicity and integrity compared to methods that use substrate-based stray-field detectors.
The magnetic levitation system is utilized in the magnetic bearing of high-speed rotor because of little friction, no lubrication, no noise and so on. The magnetic levitation system need the feedback controller for the stabilization of system, and gap sensors are generally used to measure the gap. The use of sensor easily goes into troublesome caused by sensor failure discord between the measurement point and the control point etc. This paper presents the design of robust stabilizing contoller by $H_{\infty}$ control theory using the sensorless method proposed by authors in the magnetic levitation system. And we investigated both the validity of the designed controller and the usefulness of the sensorless magnetic levitation system through results of actual experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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