Rozwiązanie oparte na DSP zabezpiecza użytkowników pił przed utratą palców
Tradycyjna metoda zapobiegania wypadkom przy pracy z piłami jest czysto mechaniczna, polega na zastosowaniu osłon krawędzi tnących. Jednakże osłony można zdjąć lub wykorzystywać w niewłaściwy sposób, co w rezultacie powoduje utratę palców u rąk, a nawet u nóg. Inżynierowie pracujący w firmie SawStop wykorzystali technikę cyfrowego przetwarzania sygnałów (digital signal processing – DSP) do sterowania silnikami w bardziej zaawansowanych systemach pił, zapewniając w ten sposób większą ochronę użytkownikom. Mierząc różnicę napięć elektrycznych pomiędzy drewnem a palcem, system elektroniczny zapobiega poważnym obrażeniom, jakie mogą być wynikiem przypadkowego dotknięcia pracującego ostrza. Ten unikatowy pomysł zaowocował tuzinem opatentowanych aplikacji dla urządzeń stolarskich, a być może znajdzie zastosowanie również w innych dziedzinach.
WYCZUWANIE MOMENTU HAMOWANIA
Obliczona amplituda od szczytu do szczytu sygnału 500 kHz na ostrzu (w woltach) jako funkcja czasu. Każde zagłębienie to ząb dochodzący do palca i przechodzący przez palec. Kiedy ostrze dochodzi do palca, następuje spadek amplitudy sygnału (ok. 40% maksymalnego osłabienia)
System SawStop wykorzystuje kontroler firmy Texas Instruments – TMS320LF2403A DSP – do sterowania ruchem, w celu wykrywania zmiany wartości wzbudzanego prądu na ostrzu, spowodowanej oporem pojemnościowym ludzkiego ciała i wciska hamulec w zęby piły w ciągu zaledwie 5 ms. Aby odróżnić palec od drewna, wytwarzany jest sygnał ze sterownika 500 kHz do wzmacniacza klasy C, w celu wygenerowania fali sinusoidalnej 500 kHz, która jest podawana na tarczę piły. Amplitudę można ustawić pomiędzy 3 a 25 V wartości międzyszczytowej (peak to peak). Ponieważ ostrze piły jest dobrym przewodnikiem, sygnał o wysokiej częstotliwości jest jednolity na całej powierzchni ostrza. Integrator (układ całkujący) generuje wartość absolutną wykrytego na pile sygnału w okresie 6 µs. Pod koniec trwania tego okresu amplituda całki jest próbkowana przez DSP, a kondensator próbkujący jest rozładowywany na następny okres. Integrator jest stosowany, ponieważ zapewnia pomiar amplitudy sygnału na ostrzu, który jest stosunkowo odporny na perturbacje. Obwód dostawiania hamulca do ostrza mierzy amplitudę sygnału wykrytego z piły przez zapadkę hamulca, która jest proporcjonalna do odległości pomiędzy nimi. System może wykryć ostrze o średnicy 20 cm na pile przy kasecie hamulca zaprojektowanej dla ostrza o średnicy 24 cm. W takim przypadku DSP zasygnalizuje awarię na panelu sterującym, a silnika nie będzie można uruchomić aż do usunięcia błędu.
Prawa patentowe SawStop są dostępne pod postacią licencji nie tylko dla producentów narzędzi.
Kontakt: Stephen Gass, SawStop LLC, info@sawstop.com
Informacje dotyczące SawStop wraz z filmem wideo:
Sterownik na bazie DSP Texas Instruments TMS320LF2403A
SYSTEM STEROWANIA OPARTY NA DSP
TMS320LF2403A DSP steruje silnikiem piły poprzez przekaźnik układu napędowego w celu zapewnienia, że użytkownik nie będzie mógł uruchomić urządzenia, jeśli wystąpi problem, który uniemożliwiłby wykrycie kontaktu lub uruchomienie hamulca. Jeśli system wykryje kontakt z palcem, obwód uruchamiający rozładowuje kondensator wysokiego napięcia w celu „wybicia” bezpiecznika i zwolnienia sprężyny wpychającej hamulec do ostrza
