Regulátor otáčok pre malú vŕtačku - Revision history

Pavlicek at 10:03, 29 April 2009

2009-04-29T10:03:41Z

Pavlicek at 10:01, 29 April 2009

2009-04-29T10:01:35Z

Pavlicek at 09:59, 29 April 2009

2009-04-29T09:59:56Z

Pavlicek at 09:56, 29 April 2009

2009-04-29T09:56:46Z

Pavlicek at 09:55, 29 April 2009

2009-04-29T09:55:38Z

Pavlicek at 02:31, 29 April 2009

2009-04-29T02:31:15Z

Pavlicek at 02:30, 29 April 2009

2009-04-29T02:30:31Z

Pavlicek at 02:29, 29 April 2009

2009-04-29T02:29:53Z

Pavlicek at 02:28, 29 April 2009

2009-04-29T02:28:20Z

Pavlicek at 02:27, 29 April 2009

2009-04-29T02:27:27Z

@@ Line 113: / Line 113: @@
 Pomocou možnosti sledovať regulačné veličiny cez sériovú linku, boli vykonané nasledujúce merania regulátora v praxi:
 V prvom experimente bola vŕtačkou vyvŕtaná diera do dosky s plošnými spojmi. Priebeh regulačných veličín je zobrazený v grafe na Obr. 5. V čase približne 0,4s sa vŕtanie začalo a v čase približne 1,3s skončilo. Odozva regulátora na danú situáciu je veľmi dobrá.
-[[Image:meranie1.jpg|frame|left|Obr. 5. Priebeh regulačných veličín pri vŕtaní diery]]
+[[Image:meranie2.jpg|frame|right|Obr. 6. Priebeh regulačných veličín pri ručnom zastavení a pustení motora]]
 Druhý experiment spočíval v zistení reakcie regulátora na prudké zastavenie a pustenie motora rukou. Priebeh regulačných veličín počas tohto experimentu je zobrazený v grafe na Obr. 6. V čase približne 0,55s došlo k zastaveniu motora a v čase približne 1,2s k jeho pusteniu. Prekmit regulácie otáčok po pustení motora je v tomto extrémnom prípade pre túto aplikáciu prijateľný.

@@ Line 101: / Line 101: @@
 Regulátor je vybavený možnosťou komunikácie cez sériovú linku v úrovni TTL 5V. Táto možnosť bola implementovaná pre testovacie a experimentálne účely. Parametre komunikácie sú: rýchlosť 19200 baudov, veľkosť rámca 8 bitov, žiadna parita.
 Riadiace príkazy:
 •	‘X’ – zapnutie / vypnutie posielania dát o aktuálnych veličinách. Po zapnutí tejto voľby regulátor posiela šestice bytov vo formáte:
 A B C D E, kde ‘0’ je inicializačný byte, ‘A‘ je nastavená hodnota otáčok, ‘B‘ je hodnota napájacieho napätia, ‘C’ je aktuálna hodnota otáčok, ‘D’ je hodnota odoberaného prúdu, a ‘E’ je hodnota výstupnej striedy PWM signálu. Všetky hodnoty sú relatívne s rozsahom 0-255.

← Older revision		Revision as of 09:59, 29 April 2009
Line 79:		Line 79:

	Ako regulačný algoritmus je implementovaný PSD (proporcionálne sumačno diferenčný), ktorý vychádza z klasického PID algoritmu [5]. Jeho absolútny tvar je vyjadrený vzťahom (prírastková forma):		Ako regulačný algoritmus je implementovaný PSD (proporcionálne sumačno diferenčný), ktorý vychádza z klasického PID algoritmu [5]. Jeho absolútny tvar je vyjadrený vzťahom (prírastková forma):
		+
	[[Image:vztah2.jpg]]		[[Image:vztah2.jpg]]

← Older revision		Revision as of 09:56, 29 April 2009
Line 13:		Line 13:
	'''2. Hardvér regulátora'''		'''2. Hardvér regulátora'''

−	Zapojenie regulátora pozostáva z troch hlavných častí: riadiacej, výkonovej a snímacej. Bloková schéma zapojenia je na Obr. 1. Kompletná schéma ~~je na stránke projektu~~, ~~ktorá~~ je ~~uvedená~~ v časti 6 tohto článku. V tejto časti práce si bližšie opíšeme jednotlivé bloky regulátora.	+	Zapojenie regulátora pozostáva z troch hlavných častí: riadiacej, výkonovej a snímacej. Bloková schéma zapojenia je na Obr. 1. Kompletná schéma, návrh plošného spoja a zdrojový kód je v archíve v časti 6 tohto článku. V tejto časti práce si bližšie opíšeme jednotlivé bloky regulátora.

@@ Line 23: / Line 23: @@
 [[Image:vztah1.jpg]]
-kde Cu je napäťová konštanta, ktorá predstavuje konštrukčné vlastnosti motora (počet a zapojenie vinutí),   je magnetický tok a   sú otáčky motora. Zo vzťahu je zrejmé, že indukované napätie je priamoúmerné otáčkam motora (Cu .  je konštantné). Toto potvrdzuje aj vykonané meranie, ktorého výsledok je v grafe na Obr. 2. Namerané hodnoty napätia boli zosnímané meracím algoritmom, ktorý bude popísaný časti 3.1.
+kde Cu je napäťová konštanta, ktorá predstavuje konštrukčné vlastnosti motora (počet a zapojenie vinutí), Fi je magnetický tok a   omega sú otáčky motora. Zo vzťahu je zrejmé, že indukované napätie je priamoúmerné otáčkam motora (Cu.Fi je konštantné). Toto potvrdzuje aj vykonané meranie, ktorého výsledok je v grafe na Obr. 2. Namerané hodnoty napätia boli zosnímané meracím algoritmom, ktorý bude popísaný časti 3.1.
-'''2.2. Výkonová čas'''
+'''2.2. Výkonová časť'''
 Výkonová časť reguluje veľkosť budiaceho napätia motora. Použitá je spínaná regulácia pomocou pulzno-šírkovej modulácie (PWM). Spínaná regulácia znamená, že akčný člen je (v ideálnom prípade) vždy buď úplne otvorený alebo úplne uzavretý. Toto zabezpečuje vysokú účinnosť (nevznikajú tepelné straty v dôsledku úbytku napätia na regulačnom prvku). PWM znamená zmenu striedy (šírky impulzu) riadiaceho periodického signálu. Zmenou striedy sa mení efektívna hodnota výstupného napätia. Ako spínací prvok je použitý unipolárny tranzistor mosfet IRF540 [3], ktorý dokáže spínať prúd až 23A a jeho odpor v zopnutom stave je max. 77mΩ. Vďaka malému odporu nepotrebuje žiadny chladič. Pre efektívne budenie koncového tranzistora je použitý jednoduchý budič z bipolárnych tranzistorov.

← Older revision		Revision as of 02:31, 29 April 2009
Line 120:		Line 120:

	[[Image:meranie2.jpg\|frame\|right\|Obr. 6. Priebeh regulačných veličín pri ručnom zastavení a pustení motora]]		[[Image:meranie2.jpg\|frame\|right\|Obr. 6. Priebeh regulačných veličín pri ručnom zastavení a pustení motora]]
		+

	V poslednom experimente bol vyradený PSD regulátor, čiže motor bol riadený priamo pomocou pevne nastaveného PWM (Obr. 7). Opäť bola vyvŕtaná diera do dosky s plošnými spojmi. Vŕtanie začalo približne v čase 0,5s a skončilo približne v čase 1,35s. Z grafu je viditeľný značný pokles otáčok pri záťaži.		V poslednom experimente bol vyradený PSD regulátor, čiže motor bol riadený priamo pomocou pevne nastaveného PWM (Obr. 7). Opäť bola vyvŕtaná diera do dosky s plošnými spojmi. Vŕtanie začalo približne v čase 0,5s a skončilo približne v čase 1,35s. Z grafu je viditeľný značný pokles otáčok pri záťaži.

@@ Line 18: / Line 18: @@
 '''2.1. Motor'''
 [[Image:emf-vs-speed.jpg|frame|right|Obr. 2. Nameraná závislosť indukovaného napätia od otáčok motora]]
 [[Image:vztah1.jpg]]

← Older revision		Revision as of 02:29, 29 April 2009
Line 60:		Line 60:

	Program bol napísaný v jazyku C vo vývojovom prostredí AVR Studio, skompilovaný prekladačom AVR-GCC. V tejto časti práce si priblížime jednotlivé úlohy softvéru.		Program bol napísaný v jazyku C vo vývojovom prostredí AVR Studio, skompilovaný prekladačom AVR-GCC. V tejto časti práce si priblížime jednotlivé úlohy softvéru.
		+

	'''3.1. Meranie indukovaného napätia'''		'''3.1. Meranie indukovaného napätia'''

@@ Line 45: / Line 45: @@
 Softvér regulátora zabezpečuje tieto hlavné úlohy, ktoré bežia v nekonečnej slučke:
 •	meranie indukovaného napätia
 •	estimácia aktuálnych otáčok
 •	PSD algoritmus regulácie budenia
 •	automatické prepínanie medzi pokojovými a pracovnými otáčkami
 •	interakcia s používateľom
 •	prenos dát a konfigurácia nastavení cez sériovú linku
 Program bol napísaný v jazyku C vo vývojovom prostredí AVR Studio, skompilovaný prekladačom AVR-GCC. V tejto časti práce si priblížime jednotlivé úlohy softvéru.
@@ Line 95: / Line 102: @@
 •	‘X’ – zapnutie / vypnutie posielania dát o aktuálnych veličinách. Po zapnutí tejto voľby regulátor posiela šestice bytov vo formáte:
 A B C D E, kde ‘0’ je inicializačný byte, ‘A‘ je nastavená hodnota otáčok, ‘B‘ je hodnota napájacieho napätia, ‘C’ je aktuálna hodnota otáčok, ‘D’ je hodnota odoberaného prúdu, a ‘E’ je hodnota výstupnej striedy PWM signálu. Všetky hodnoty sú relatívne s rozsahom 0-255.
 •	‘?’ – informácia o aktuálnych hodnotách regulačných konštánt v poradí KP, KS a KD.
 •	‘P’, ‘S’, ‘D’ a ‘p’, ‘s’, ‘d’, slúžia na zvýšenie, respektíve zníženie, konkrétnej regulačnej konštanty o definovaný krok.
@@ Line 129: / Line 138: @@
 '''7. Použitá literatúra'''
 [1]	Katalógové parametre modelárskej vŕtačky Bionic AD-19, http://www.beverley.com.hk
 [2]	ČADIL a kol.: Elektrické pohony, SNTL Praha, 1976
 [3]	Katalógový list tranzistora IRF540, www.alldatasheet.com
 [4]	Elektronická dokumentácia firmy Atmel k obvodu ATmega8, http://www.atmel.com
 [5]	PID regulátor, http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller
 Autor: Tomáš Pavlíček, xpavlicek [at] gmail [bodka] com

← Older revision		Revision as of 02:27, 29 April 2009
Line 125:		Line 125:
	'''6. Prílohy'''		'''6. Prílohy'''

−	[[materialy.zip]]	+	[[{{ns:media}}:materialy.zip]]