Εργαστήριο Σ.Α.Ε. Ι Το Σερβοσύστημα MS150 Υφαντής Α. Καρέλης Δ. Θεοχαράτος Χρ. Τσαγκάρης Β. Σουλιώτης Γ. Γιαννακόπουλος Κ. Ράπτης Π.
Σύστημα Αυτομάτου Ελέγχου Ελέγχεται η κατάσταση μιας διαδικασίας, π.χ. πάχος ταινίας που παράγει μια πρέσα. Με τη βοήθεια μετατροπέων (transducers) συγκρίνεται το πραγματικό πάχος της ταινίας που παράγεται με το επιθυμητό. Το σύστημα, αν υπάρχει διαφορά ή σφάλμα, στέλνει τροποποιητικά σήματα σε έναν ενεργοποιητή (actuator), π.χ. κινητήρα. Ανατροφοδότηση πληροφορίας: το σύστημα ονομάζεται Κλειστού Βρόχου. Η επιθυμητή κατάσταση ονομάζεται Είσοδος και η πραγματική Έξοδος. Και οι δύο εκφράζονται σε volts, π.χ. 10inch/V για το πάχος. Η διαφορά που προκύπτει στη σύγκριση ονομάζεται Σφάλμα ενώ το τμήμα το συστήματος που διεξάγει τη σύγκριση είναι το κανάλι σφάλματος. Συνήθως υπάρχει και ένας Ενισχυτής που οδηγεί τον ενεργοποιητή.
Τροφοδοτικό PS150E: τροφοδοτεί απευθείας το σερβοενισχυτή μέσω ενός 8-way ρευματοδότη. Στην πρόσοψη υπάρχουν δύο σειρές ρευματοληπτών που παρέχουν σταθεροποιημένο DC στα 15V για λειτουργία μικρότερων ενισχυτών και την παροχή τάσεων αναφοράς. Η τάση 15V μπορεί να λαμβάνεται και από το σερβοενισχυτή. Σερβοενισχυτής SA150D: οδηγεί τον κινητήρα μέσω ενός 12-way ρευματοδότη. Ένα κύκλωμα προστασίας περιορίζει το ρεύμα του κινητήρα στα 2A σε συνθήκες υπερφόρτωσης.
DC Κινητήρας DCM150F, Υποβιβαστής GT150X, Φορτίο LU150L: κινητήρας μόνιμου μαγνήτη. Ο υποβιβαστής υποβιβάζει την ταχύτητα περιστροφής του εσωτερικού άξονα κατά 30 φορές στον εξωτερικό άξονα. Περιλαμβάνει DC ταχογεννήτρια που οδηγείται από τον εσωτερικό άξονα. Η οθόνη δείχνει την ταχύτητα περιστροφής ή μετρά μια εξωτερική DC τάση. Το φορτίο αποτελείται από ένα λεπτό δίσκο φρένου και ένα παχύ δίσκο αδράνειας. Ο αλουμινένιος δίσκος προσαρμόζεται στον άξονα του κινητήρα και περιστρέφεται ανάμεσα στους πόλους ενός μόνιμου μαγνήτη. Τα δινορεύματα (ρεύματα Foucault) που αναπτύσσονται λειτουργούν ως φρένο. Η ένταση του μαγνητικού φρένου ρυθμίζεται μέσω μιας κλίμακας.
Εξασθενητής AU150B: δύο βαθμονομημένα ποτενσιόμετρα σε μια θήκη. Χρησιμοποιείται για παροχή τάσης αναφοράς ή για έλεγχο ενίσχυσης όταν συνδέεται στην έξοδο ενός ενισχυτή. Ποτενσιόμετρα Εισόδου IP150H και Εξόδου OP150K: περιστροφικά ποτενσιόμετρα για έλεγχο θέσης. Το IP150H περιστρέφεται κατά 150 ο ενώ το OP150K δεν έχει περιορισμούς (δεν καταστρέφεται από συνεχείς περιστροφές). Το IP150H χρησιμοποιείται για ρύθμιση μιας τάσης αναφοράς ενώ το OP150K συνδέεται στον άξονα χαμηλής ταχύτητας του υποβιβαστή GT150X.
Προενισχυτής PA150C: δύο είσοδοι και μια έξοδος push-pull για απευθείας οδήγηση του σερβοενισχυτή. Θετικό σήμα εισόδου οδηγεί σε θετική την πάνω έξοδο (3) και σχεδόν μηδενική την άλλη έξοδο (4). Αρνητικό σήμα εισόδου οδηγεί σε θετική την κάτω έξοδο (4) και σχεδόν μηδενική την άλλη έξοδο (3). Έτσι, οδήγηση του κινητήρα και προς τις δύο κατευθύνσεις επιτυγχάνεται όταν και οι δύο έξοδοι συνδέονται στις εισόδους του σερβοενισχυτή. Το κέρδος του είναι περίπου 25. Περιλαμβάνει κύκλωμα με σταθερά χρόνου που καθορίζεται με διακόπτη.
Τελεστικός Ενισχυτής OA150A: γενικού σκοπού ενισχυτής με δυνατότητα πολλαπλών εισόδων και διαφορετικών ρυθμίσεων ανατροφοδότησης. Παρέχει αναστρέφουσα ενίσχυση τάσης και χρησιμοποιείται κυρίως για άθροιση ώστε να δημιουργηθεί το σφάλμα στα συστήματα κλειστού βρόχου αλλά και για πρόσθεση σταθερών χρόνου για την επίδειξη αστάθειας.
Εξοικείωση με το Σερβοσύστημα MS150 Υλοποιείστε το παρακάτω κύκλωμα στον εργαστηριακό πάγκο Περιστρέψτε το δρομέα του εξασθενητή για να δείτε πως μεταβάλλεται η ταχύτητα του κινητήρα
Εξοικείωση με το Σερβοσύστημα MS150 Περιστρέψτε τον κινητήρα με κανονική ταχύτητα. Μετρείστε την τάση εισόδου του σερβοενισχυτή (σε σχέση με τη γείωση) και την τάση της ταχογεννήτριας (μέτρηση στο pin 2 ενώ το pin 1 είναι γειωμένο). Υπολογίστε το λόγο τάση ταχογεννήτριας / τάση εισόδου για να βρείτε τη σταθερά ταχύτητας ή κέρδος ταχύτητας του σερβοκινητήρα. Μεταβάλλετε την πολικότητα της τάσης εισόδου (αντί για +15V θέστε 15V). Παρατηρείστε τι αλλάζει στην περιστροφή του κινητήρα.