Naslovnica

1. Naslovnica AVTOMATIZACIJA STRUŽNICE ZA STRUŽENJE LESA Uroš Lebar uros.lebar@gmx.net Mentor: prof. Miro Milanovič Laboratorij za energetsko elektroniko (G-002) FERI MB, Maj 2002

2. Vsebina AVTOMATIZACIJA STRUŽNICE ZA STRUŽENJE LESA VSEBINA • 1. UVOD • 2. RAZČLENITEV PROBLEMA • 3. NAČRTOVANJE MOČNOSTNE STOPNJE • 4. NAČRTOVANJE KRMILNE ENOTE • 5. NAČRTOVANJE SENZORSKEGA SISTEMA • 6. NAČRTOVANJE NAPAJALNE ENOTE • 7. IZDELAVA UPORABNIŠKEGA VMESNIKA • 8. ANALIZA SIGNALOV • 9. PRIKAZ DELOVANJA

3. Razčlenitev problema Uporabniški vmesnik Inkrementalni dajalnik Generator krmilnih signalov Varnostni sistem Generator zaporedja korakov Močnostna stopnja Napajalnik Koračni motor Razčlenitev problema

4. Razčlenitev problema - napoved koračnega motorja Uporabniški vmesnik Generator krmilnih signalov Varnostni sistem Generator zaporedja korakov Močnostna stopnja Koračni motor Razčlenitev problema Inkrementalni dajalnik Napajalnik

5. Koračni motor - Princip delovanja Princip delovanja koračnega motorja Polnokoračno krmiljenje Polnokoračno krmiljenje Polkoračno krmiljenje Krmilni mostič

6. Koračni motor - mostič in tokovna regulacija Regulacija toka skozi navitje Princip delovanja koračnega motorja Krmilni mostič z bipolarnimi tranzistorji

7. Koračni motor - izbira delovnega območja Koračni motor - izbira delovnega območja MOSFET IRF540 - Območje varne uporabe Karakteristike koračnih motorjev glede na vezavo navitij in napetost mostiča

8. Razčlenitev problema - napoved močnostne stopnje Uporabniški vmesnik Generator krmilnih signalov Varnostni sistem Generator zaporedja korakov Močnostna stopnja Koračni motor Razčlenitev problema Razčlenitev problema - napoved koračnega motorja Inkrementalni dajalnik Napajalnik

9. Močnostna stopnja - načrtovanje sheme Načrtovanje močnostne stopnje (shema)

10. Močnostna stopnja - načrtovanje tiskanine Močnostni elementi čim bližje skupaj, povezave čim krajše Analogne mase v isto točko, prav tako digitalne Konektorji na zunanji strani tiskanine Mostični kondenzatorji čim bližje mostiču Hlajenje tranzistorjev Meritev toka čim bližje mostiču Načrtovanje močnostne stopnje (tiskanina)

11. Močnostna stopnja - evolucija Po nekaj popravkih ... ... in dolgih nočeh ... ... in še več popravkih ... ... in nekaj tiskanin pozneje ... ... je razvoj močnostne stopnje zaključen ... Močnostna stopnja - evolucija

12. Razčlenitev problema - napoved krmilne enote Uporabniški vmesnik Generator krmilnih signalov Varnostni sistem Generator zaporedja korakov Močnostna stopnja Koračni motor Razčlenitev problema Razčlenitev problema - napoved koračnega motorja Inkrementalni dajalnik Napajalnik

13. Krmilna enota - načrtovanje sheme Načrtovanje krmilne enote (shema)

14. Razčlenitev problema - napoved inkrementalnega dajalnika Uporabniški vmesnik Generator krmilnih signalov Varnostni sistem Generator zaporedja korakov Močnostna stopnja Koračni motor Razčlenitev problema Razčlenitev problema - napoved koračnega motorja Inkrementalni dajalnik Napajalnik

15. Inkrementalni dajalnik - princip delovanja Inkrementalni dajalnik Princip delovanja inkrementalnega dajalnika Uporabljen vzorec (raster) Težave: -ločljivost tiskalnika in senzorjev -centriranje folije -nastavitev faznega kota (tudi pri interferometru) Realizacija inkrementalnega dajalnika

16. Inkrementalni dajalnik - shema Načrtovanje močnostne stopnje (shema)

17. Razčlenitev problema - napoved napajalne enote Uporabniški vmesnik Generator krmilnih signalov Varnostni sistem Generator zaporedja korakov Močnostna stopnja Koračni motor Razčlenitev problema Razčlenitev problema - napoved koračnega motorja Inkrementalni dajalnik Napajalnik

18. Napajalna enota - shema Napajalna enota (shema) Potrebno je upoštevati: - transformator v prostem teku in pri preizkusu kratkega stika - regulacija napetosti šele na posamezni tiskanini - mostični kondenzatorji se morajo nahajati čim bližje mostiču - galvanske ločitve - napajanje za hlajenje

19. Razčlenitev problema - napoved uporabniškega vmesnika Uporabniški vmesnik Generator krmilnih signalov Varnostni sistem Generator zaporedja korakov Močnostna stopnja Koračni motor Razčlenitev problema Razčlenitev problema - napoved koračnega motorja Inkrementalni dajalnik Napajalnik

20. Uporabniški vmesnik - zahteve Načrtovanje uporabniškega vmesnika Zahteve: - izbira in indikacija smeri pomika - nastavitev hitrosti pomika za vsako os ter ustavitev (blokada) - prikaz stanja končnih stikal - prikaz položaja inkrementalnih dajalnikov in resetiranje položaja - indikacija napajalnih napetosti - izklop v sili

21. Uporabniški vmesnik - izgled Načrtovanje uporabniškega vmesnika (izgled)

22. Uporabniški vmesnik - realizacija Načrtovanje uporabniškega vmesnika (realizacija)

23. Analiza signalov - težave z L297 Analiza signalov V krmilnem signalu integriranega vezja L297 (generator koračnih sekvenc in regulator toka v navitju) se pojavlja konica dolžine 1us, ki lahko povzroča motnje (tovarniška napaka).

24. Analiza signalov - plavajoče mase Analiza signalov Napetost na vratih MOSFET-a ob induktivnem bremenu ni konstantna ("plava"). Ob vklopu tranzistorja pa znasa napetost VGS še vedno 15V. Napetost na vratih zgornjih MOSFET-ov v istem mostiču z induktivnim bremenom. Z neprestanim preklapljanjem tranzistorja se regulira tok skozi navitje motorja.

25. Analiza signalov - meritev toka Analiza signalov Potek napetosti na uporu za meritev toka ob spremembi koraka. Povečava zgornjega diagrama pokaže, da induktivnih konic ne moremo v celoti izfiltrirati. Integrirana vezja je zato potrebno dodatno ščititi, pomagali pa bi tudi nizkoinduktivni upori.

26. Analiza signalov - napetost na navitju, valovitost Analiza signalov Potek napetosti na navitju motorja. Spremembe v polariteti pomenijo spremembo koraka. Z vklopi in izklopi napetosti se regulira tok skozi navitje. Kontrola valovitosti napetosti na mostiču (48V) pokaže, da znaša amplituda izmenične komponente 1V oz. 2%.

27. Prikaz delovanja Prikaz delovanja