Eerste prijs

Eerste prijs nationale competitie voor hogescholen

op het gebied van elektrische energietechniek en elektriciteitsvoorzieningen

Met trots mogen wij zeggen dat afgelopen vrijdag Menno (Research Development Engineer bij Zilvertron B.V.) de eerste prijs heeft gewonnen in de nationale competitie voor hogescholen voor de beste BSc's, afgestudeerd in 2018, op het gebied van elektrische energietechniek en elektriciteitsvoorzieningen! Menno heeft met zijn afstudeeropdracht "De Koppelmeter", de jury weten te overtuigen voor een verdiende eerste plek.

Tijdens de afstudeerstage van Menno bij Zilvertron B.V. stond het analyseren, ontwerpen en het realiseren van een Koppelmeter centraal. Binnen Zilvertron was er een wens naar een testopstelling om verschillende motorkarakteristieken te bemachtigen van verschillende soorten motoren. De Koppelmeter dient deze leegte op te vullen. Tijdens de afstudeerstage stond de volgende vraag centraal: “Wat voor systeem maakt het mogelijk om zowel de last- als de te testen motor aan te sturen met een PC of laptop en hierop ook de gewonnen informatie weer te geven?” Aan het begin van de afstudeerperiode lag de focus vooral op het ontwerpen van de versterker van de brush gelijkspanningsmotor en het meten van de effectieve stroom, het koppel en het toerental van/door deze soort motoren.

Om de Koppelmeter op een goede manier te ontwerpen, zijn er twee subsystemen opgesteld, namelijk de ‘Motor Controllers’ en ‘Interfaces’. Beide subsystemen dienen, d.m.v. hardware en software, samen te werken om het aansturen en uitlezen mogelijk te maken. Twee soorten motoren moeten worden aangestuurd om de gewenste motorkarakteristieken weer te kunnen geven, namelijk de test- en lastmotor. Beide motoren moeten aangestuurd worden vanuit één PC of laptop. De lastmotor is via RS485 aan te sturen en levert een tegenkoppel om zo het toerental te kunnen variëren waardoor het maken van grafieken t.b.v. motorkarakteristieken mogelijk is. Er zijn verschillende testmotoren: brush gelijkspanningsmotoren, brushless gelijkspanningsmotoren, wisselspanningsmotoren en stappenmotoren.

De versterker van de brush gelijkspanningsmotor is een ontworpen H-brug, inclusief drivers. De H-brug wordt geregeld via een bipolaire schakelmanier, inclusief PI-regelaar. Hierdoor kan de motor via één PWM signaal naar ingesteld toerental geregeld worden. Het PWM-signaal wordt gegenereerd door een microprocessor. Aan de hand van gestuurde signalen over USB kan door middel van de USB/UART converter de computer communiceren met de microprocessor. Door deze converter is het mogelijk om over één USB-kabel versterkers aan te sturen en gewonnen informatie te ontvangen, zoals gewenst binnen Zilvertron.

Parallel aan deze regeling kan de effectieve stroom door de motor bepaald worden. De effectieve stroommeting heeft een hoge prioriteit binnen Zilvertron m.b.t. het berekenen van de motorconstante. Een true RMS-to-DC converter bepaalt de effectieve waarde van een gemeten blokspanning over een sense weerstand. Deze blokspanning is evenredig met het PWM-signaal. Door de bepaalde effectieve waarde kan de effectieve stroom door de brush gelijkspanningsmotor berekend worden. De gemeten blokspanning is door een LP-filter gefilterd, waardoor de metingen nauwkeuriger zijn. De effectieve stroom wordt meegenomen in de motorkarakteristieken van de brush gelijkspanningsmotoren.

De versterkers van de overige testmotoren zijn niet ontworpen in verband veiligheid en mogelijke afwijkingen in de motorkarakteristieken. Het aansturen van deze testmotoren wordt wel gedaan. Vanuit de PC of laptop wordt een richtings-, snelheids- en een Enable/Disable (E/D)- signaal meegegeven. De snelheid wordt alleen meegegeven voor de stappenmotoren en de brushless gelijkspanningsmotoren. Dit gaat respectievelijk via pulsen met een variërende frequentie en een analoge spanning van 0 tot 10V DC.

De koppelsensor, die de fysieke verbinding is tussen de last- en de te testen motor, kan de snelheid en het koppel van de motoren contactloos bepalen. Het koppel wordt bepaald aan de hand van een gemeten spanning vanuit de koppelsensor. Deze spanning wordt, net zoals de effectieve spanning t.b.v. de stroommeting, ingelezen d.m.v. een ADC. De pulsen t.b.v. het toerental worden direct door de microprocessor ingelezen. Het toerental wordt zeer nauwkeurig ingelezen.

elektrische energietechniek
preloader