Γραμμικός βηματικός κινητήρας με σερβοελεγκτή

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η περιγραφή του μοντέλου ενός γραμμικού βηματικού κινητήρα που ως σύστημα ελέγχου του χρησιμοποιεί τον σερβοελεγκτή. Ο γραμμικός βηματικός κινητήρας που χρησιμοποιείται για αυτή τη μετατροπή είναι σχεδιασμένος από τον Sawyer 1969 και επιλέχθηκε διότι παρουσιάζει απόλυτη ακρίβεια θέσης και υψηλή αξιοπιστία. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας θα γίνει λόγος για τις θεωρητικές γνώσεις που αποτελούν κύριο συστατικό για την κατανόηση του κινητήρα που εξετάζεται. Συγκεκριμένα θα αναλυθεί το μοντέλο ενός γραμμικού βηματικού κινητήρα, τα δομικά μέρη του και οι βασικές αρχές λειτουργίας του συμπεριλαμβανομένων των φυσικών/μηχανικών υπολογισμών. Στη συνέχεια θα περιγραφεί το μοντέλο ενός σερβοκινητήρα γραμμικής κίνησης. Η περιγραφή αφορά δύο είδη σερβοκινητήρα, τον αναλογικό και τον ψηφιακό σέρβο. Επίσης θα γίνει εκτενής αναφορά στην μονάδα ελέγχου που χρησιμοποιούν και τελικά θα γίνει μια σύγκριση μεταξύ των δύο ειδών σέρβο. Μετά την ανάλυση των δύο ειδών κινητήρα (γραμμικός κινητήρας και σερβοκινητήρας) θα ακολουθήσει μια σύγκριση μεταξύ τους. Στην τελευταία ενότητα του πρώτου κεφαλαίου θα αναπτυχθεί η θεωρία των αισθητήρων. Συγκεκριμένα θα γίνει λόγος για τους αισθητήρες χωρητικότητας, τους οπτικούς αισθητήρες θέσης, τους αισθητήρες αντίστασης και τους επαγωγικούς αισθητήρες. Τέλος θα γίνει μια σύγκριση μεταξύ των αισθητήρων ως προς την αξιοπιστία της θέσης τους. Το δεύτερο κεφάλαιο θα ασχοληθεί αποκλειστικά με τον κεντρικό πυρήνα του θέματος που είναι όπως προαναφέρθηκε η περιγραφή του μοντέλου ενός βηματικού κινητήρα με σερβοελεγκτή. Στο κεφάλαιο αυτό θα αναλυθεί αρχικά ο σχεδιασμός και η εξέλιξη του αισθητήρα που χρησιμοποιεί ο εν λόγω κινητήρας, στη συνέχεια θα περιγραφεί αναλυτικά ο σχεδιασμός του συστήματος καθώς επίσης η λειτουργία του και τέλος θα δοθεί μια πλήρη περιγραφή του λογισμικού που χρησιμοποιείται.

The scope of this thesis is the description of the model of a linear stepper motor which using servo control as control system The linear stepper motor which is used for this conversion is designed by Sawyer 1969 and was chosen because it presents absolute position accuracy and high reliability. In the first section of this thesis becomes reason for the theoretical knowledge which is the main ingredient for the understanding of the engine. In particular the model of a linear stepper motor, the components and the basic operation principles, including physical/mechanical calculations are analyzed .Then description of the model linear servo motor drive is placed based on two kinds of servomotors, the analog and digital Servo. Extensive reference it is made to the control unit which is using and eventually a comparison between them. After the analysis of the two kinds (linear motor and servo motor) it is followed by a comparison between them. The last section of the first chapter, the theory of sensors is discussed. Specifically capacity sensors, the optical sensors position sensors, resistance and the inductive sensors. Finally, it is developed a comparison between the sensors as to their position reliability. The second section will deal exclusively with the core of the matter which is, as mentioned above the description of the model of a stepping motor with servo control. In this section it is analyzed the initial design and the development of the sensor used in this engine, then it is described in detail the design of the system as well as the operation and closing will be given a full description of the software used.