Entwicklung zur Optimierung eines magnetischen Aktuators zur Bewegung eines Braille Anzeigeelements

Abstract

In dieser Arbeit wird ein neues Aktuatorsystem für den Tetragon Braille-Ring entwickelt.Der Braille-Ring ist ein Braille-Display, das vom Spin-off Fellowship geförderten Unterneh-men Tetragon entwickelt wird. Tetragon hat sich zum Ziel gesetzt, ein kostengünstiges undwartungsarmes Braille-Display für Menschen mit komplettem oder schwerem Sehverlustzu bauen, damit diese die Möglichkeit bekommen, im Alltag mit geringeren Einschränkun-gen lesen zu können. Um dies zu erreichen, setzt Tetragon statt auf ein konventionellesDisplay auf einen Ring. In diesem zum Lesen aufgestellten Ring werden in der unterenHälfte mit dem Finger die Braille-Buchstaben gelesen und in der oberen Hälfte generiert.Hierzu werden drei Quader jeweils aneinander liegend positioniert, wobei jeder Quadervier mögliche Positionen einnehmen kann.Mittels Aktuatorsystem werden die drei Quader in eine der vier verschiedenen Positionengebracht und somit die entsprechenden Punktkombinationen, die gelesen werden können,realisiert.Um die bisherigen im Braille-Ring verbauten Aktuatoren ersetzten zu können, muss derneue Aktuator störungsfrei und unter jeglichen Umgebungsbedingungen funktionieren.Zudem muss das neue System wartungsarm bleiben. Außerdem muss das neue Aktuator-System das alte System mit seinen Vorteilen überbieten können.Als Kernidee für diese Arbeit setzte man auf ein elektromagnetisches System und einenmagnetisierbaren Quader. Der neue magnetische Aktuator soll ein magnetisches Felderzeugen, welches den Quader in eine in Laufrichtung liegende V-Kerbe zieht. Somit kanndurch eine Drehung eine neue Positionen generiert werden.In dieser Arbeit wurden mehrere magnetische Aktuatoren getestet. Zuvor wurden diesejedoch immer individuell an den Braille-Ring angepasst, um den Platz bestmöglich auszu-nutzen. Zudem wurde jeder Aktuator mittels Finite-Elemente-Programm simuliert undvor den Testaufbauten auf seine magnetischen Eigenschaften überprüft. Erst nach diesenSchritten wurde der Prototyp angefertigt und in einem Versuchsaufbau getestet.Es zeigte sich, dass das magnetische Funktionsprinzip durch immer weitergehende Opti-mierungen die gewünschten Resultate erzielte. Am Ende dieser Arbeit konnte auch einAktuator gefertigt und getestet werden, welcher nun in einem originalgetreuen Braille-Ringverwendet wird.

In this thesis, a new actuator system for the Tetragon Braille-Ring is developed. The Braille-Ring is a Braille-Display developed by the spin-off fellowship funded company ”Tetragon”. Tetragon’s goal is to build a low-cost, low-maintenance Braille-Display for people with complete or severe vision loss to enable them to read with fewer limitations in everyday life. To achieve this, Tetragon uses a ring instead of a conventional display. In this ring, which is set up for reading, the Braille-Letters are read with the finger in the lower half and generated in the upper half. For this purpose, three cuboids are positioned next to each other, whereby each cuboid can assume four possible positions. By using an actuator system, the three cuboids are brought into one of the four different positions and thus the corresponding point combinations that can be read are realized. In order to be able to replace the previous actuators installed in the Braille-Ring, the new actuator must function trouble-free and under any environmental conditions. In addition, the new system must remain low-maintenance. Furthermore, the new actuator system must be able to outperform the old system with its advantages. The core idea for this work was an electromagnetic system and a magnetizable cuboid. The new magnetic actuator should generate a magnetic field, which pulls the cuboid into a ”v-shaped notch” in the running direction. Thus, a new position can be generated by a rotation. In this work several magnetic actuators were tested. Beforehand, however, these were always individually adapted to the Braille-Ring in order to make the best possible use of the space available. In addition, each ring was simulated using a finite element program and its magnetic properties were checked before the test setups. Only after these steps was the prototype made and tested in a test setup. It was found that the magnetic operating principle achieved the desired results through ever more advanced optimizations. At the end of this work, an actuator was manufactured and tested, which is now being used in an original Braille-Ring.