Kaksisuuntaisen sähkömoottorin ohjainkortin suunnittelu ja valmistaminen
Malinen, Alex (2017)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201705086904
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201705086904
Tiivistelmä
Insinöörityössä suunniteltiin ja valmistettiin kaksisuuntaisen sähkömoottorin ohjauskortti. Sähkömoottorin tehtävänä oli toimia hydrauliikkapumpun voimanlähteenä. Pumppu oli liitetty kahteen hydrauliikkajouseen, joilla levitettiin mekaanisten jousien varassa olevaa testilaitetta. Moottorin kaksisuuntaisuutta käytettiin hydrauliikkajousien takaisinvetämiseen. Työn tarkoitus oli osoittaa automaation toimivuus osana hydrauliikkajärjestelmää, sekä tuottaa tietoa moottorin vaatimasta virtamäärästä. Tarkoituksena oli myös selvittää automatisointiin, hydrauliikkajärjestelmään ja testilaitteen kuormitukseen mahdollisesti liittyviä ongelmia.
Ohjainkortti koostui suunnanvaihtopiiristä ja mikro-ohjaimesta. Suunnanvaihtopiirissä transistoreihin kytketyt releet ohjasivat moottorin virtaa ja virranmittausta varten piiriin oli liitetty virta-anturi. Mikro-ohjaimen prosessori luki raja- ja pääkytkinten kautta kulkevia signaaleja ja ohjasi transistoreja saadun tiedon perusteella. Mikro-ohjaimena käytettiin Arduinoa, johon ohjelmoitiin suunnanvaihtopiirin logiikan lisäksi virranmittauksen mahdollistavat funktiot. Arduino oli kytketty kannettavaan tietokoneeseen ja mitatut virrat kirjattiin tekstitiedostoon Gobetwino-ohjelmaa hyödyntäen.
Suunnittelussa käytettiin useita simulointi ja suunnitteluohjelmia. Lopullinen ohjainkortti suunniteltiin PADS-ohjelmalla ja tilattiin piirikortteja valmistavalta yritykseltä. Laitteen valmistumisen jälkeen asiakasyritykselle tuotettiin ohjainkortin käyttöön ja kokoamiseen soveltuvat ohjeet, jotka mahdollistavat kortin itsenäisen käytön tulevaisuudessa.
Työn aikana selvitettiin useita ongelmia niin automatisoinnin kuin testilaitteen toiminnassa ja niitä hyödynnettiin seuraavan prototyyppilaitteen suunnittelussa. Työhön suunniteltua ohjainkorttia tullaan käyttämään jatkotestauksissa, kun ne ovat ajankohtaisia.
Ohjainkortti koostui suunnanvaihtopiiristä ja mikro-ohjaimesta. Suunnanvaihtopiirissä transistoreihin kytketyt releet ohjasivat moottorin virtaa ja virranmittausta varten piiriin oli liitetty virta-anturi. Mikro-ohjaimen prosessori luki raja- ja pääkytkinten kautta kulkevia signaaleja ja ohjasi transistoreja saadun tiedon perusteella. Mikro-ohjaimena käytettiin Arduinoa, johon ohjelmoitiin suunnanvaihtopiirin logiikan lisäksi virranmittauksen mahdollistavat funktiot. Arduino oli kytketty kannettavaan tietokoneeseen ja mitatut virrat kirjattiin tekstitiedostoon Gobetwino-ohjelmaa hyödyntäen.
Suunnittelussa käytettiin useita simulointi ja suunnitteluohjelmia. Lopullinen ohjainkortti suunniteltiin PADS-ohjelmalla ja tilattiin piirikortteja valmistavalta yritykseltä. Laitteen valmistumisen jälkeen asiakasyritykselle tuotettiin ohjainkortin käyttöön ja kokoamiseen soveltuvat ohjeet, jotka mahdollistavat kortin itsenäisen käytön tulevaisuudessa.
Työn aikana selvitettiin useita ongelmia niin automatisoinnin kuin testilaitteen toiminnassa ja niitä hyödynnettiin seuraavan prototyyppilaitteen suunnittelussa. Työhön suunniteltua ohjainkorttia tullaan käyttämään jatkotestauksissa, kun ne ovat ajankohtaisia.