Servo Motor Systems

Servo Basic Concepts (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Servo Motor Systems

Analoge integrerede kredsløb


Spørgsmål 1

Forklar driften af ​​denne "H-bro" motorstyringskreds:

Hvor mange transistorer der er tændt, og hvor mange er deaktiveret "# 1"? Hent et svar Skjul svar

To transistorer er på et hvilket som helst tidspunkt, og de to andre er slukket. Hvis R1 ikke åbner, vil motoren ikke kunne gå i "fremad" (FWD) retning.

Udfordringsspørgsmål: Hvilken type DC-motor er dette drevkredsløb designet til? Shunt-sår, serie-sår, sammensatte eller permanent magnet? Forklar dit svar.

Bemærkninger:

H-drev-kredsløbet er en meget almindelig metode til reversering af polariteten til en DC-motor (eller anden polaritetsfølsom belastning) ved kun at anvende en enkeltpolet switch. Meget, meget store elmotorer "drev" har været baseret på samme design.

Spørgsmål 2

Forudsig, hvordan motorfunktionen i dette kredsløb vil blive påvirket som følge af følgende fejl. Overvej hver fejl uafhængigt (dvs. en ad gangen, ingen flere fejl):

Transistor Q 1 fejler åben (kollektor-til-emitter):
Transistor Q 2 fejler åben (samler til emitter):
Transistor Q 3 fejler åben (samler til emitter):
Transistor Q 4 fejler åben (samler til emitter):
Modstand R 1 fejler åben:
Modstand R 2 fejler åben:
Modstand R 3 fejler åben:
Transistor Q 3 fejler ikke kort (samler til emitter):
Transistor Q 4 fejler ikke kort (samler til emitter):

For hver af disse betingelser, forklar hvorfor de resulterende virkninger vil forekomme.

Reveal svar Skjul svar

Transistor Q 1 fejler åben (kollektor-til-emitter): Motor undlader at dreje i "omvendt" retning, kan stadig vende i "fremad" retning.
Transistor Q 2 fejler åben (kollektor-til-emitter): Motoren undlader at dreje i "fremad" retning, kan stadig vende i "omvendt" retning.
Transistor Q 3 fejler åben (kollektor-til-emitter): Motor undlader at dreje i "fremad" retning, kan stadig vende i "omvendt" retning.
Transistor Q 4 fejler åben (kollektor-til-emitter): Motor undlader at dreje i "omvendt" retning, kan stadig vende i "fremad" retning.
Modstand R 1 fejler åbent: Motoren undlader at dreje i "fremad" retning, kan stadig dreje i "omvendt" retning.
Modstand R 2 fejler åbent: Motoren undlader at dreje i "omvendt" retning, kan stadig vende i "fremad" retning.
Modstand R 3 fejler åben: Motoren kan ikke dreje i begge retninger.
Transistor Q 3 fejler ikke kort (kollektor-til-emitter): Motoren vender i "fremad" retning, selvom kontakten er i midten (fra).
Transistor Q 4 fejler ikke kort (kollektor-til-emitter): Motoren vender i "omvendt" retning, selvom kontakten er i midten (fra).

Bemærkninger:

Formålet med dette spørgsmål er at nærme sig domænet for kredsløbsfejlfinding ud fra et perspektiv om at vide, hvad fejlen er, snarere end kun at vide, hvad symptomerne er. Selvom dette ikke nødvendigvis er et realistisk perspektiv, hjælper det eleverne med at opbygge den grundlæggende viden, der er nødvendig for at diagnosticere et fejlet kredsløb fra empiriske data. Spørgsmål som dette skal følges (til sidst) af andre spørgsmål, der beder eleverne om at identificere sandsynlige fejl baseret på målinger.

Spørgsmål 3

Hvis enden af ​​en trådsløjfe er fastgjort til to halvcirkelformede metalstrimler, der er indrettet således, at de to strimler næsten danner en komplet cirkel, og disse strimler kontaktes af to "børster", som forbinder mod modsatte poler af et batteri, hvilken vej vil trådsløjfen rotere "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00384x01.png">

Reveal svar Skjul svar

Med uret, kontinuerligt.

Bemærkninger:

Udfordre dine elever med dette spørgsmål: Er der nogen måde, hvorpå vi kan få ledningen til kontinuerligt at rotere uden at bruge de halvrunde metalstrimler for at gøre og bryde kontakten med batteriet? Spørg dine elever, hvad de to halvcirkelmetalstrimler kaldes i elmotor / generator terminologi.

Spørgsmål 4

Når omskifteren lukker, registrerer ammeteret i første omgang en stor mængde strøm, så strømmen vil falde til en meget mindre værdi over tid, da motoren går hurtigt op:

I lyset af Ohms lov, hvor det nuværende skal antages at være en direkte funktion af spænding og modstand (I = E / R ), forklar hvorfor dette sker. Tross alt ændres motorens snoede modstand ikke, da den spinder, og batterispændingen er forholdsvis konstant. Hvorfor varierer strømmen så meget mellem indledende opstart og fuld driftshastighed "# 4"> Reveal svar Skjul svar

Motorstrømmen er omvendt proportional med hastigheden på grund af den mod-EMF, der frembringes af ankeret, når det roterer.

Opfølgningsspørgsmål: Tegn et skematisk diagram, der viser det tilsvarende kredsløb for batteri, omskifter, ammeter og motor, med mod-EMF på motoren repræsenteret som et andet batterisymbol. Hvilken vej skal mod-EMF spændingsfladen modsat batterispændingen eller hjælpe batterispændingen?

Bemærkninger:

Den såkaldte "inrush" -strøm af en elektrisk motor under opstart kan være ret betydelig, op over ti gange den normale fuldstrømstrøm!

Spørgsmål 5

En DC-elmotor, der spinder ved 4500 omdrejninger, trækker 3 ampere af strøm med 110 volt målt på sine terminaler. Modstanden af ​​armaturvindingerne målt med et ohmmeter, når motoren er i ro, ustyret, er 2, 45 ohm. Hvor meget mod-EMF er motoren der genererer ved 4500 omdr./min.

Hvor meget "inrush" nuværende vil der være, når motoren først er tændt (armature speed = 0 RPM), igen antager 110 volt på terminalerne?

Reveal svar Skjul svar

E- tæller = 102, 65 V @ 4500 omdr./min

Jeg er i gang = 44, 9 A

Bemærkninger:

Denne beregning hjælper eleverne med at indse, hvor vigtig den "inrush" strøm af en elektrisk motor er.

Spørgsmål 6

Forklar, hvad et servomotor system er, i dine egne ord.

Reveal svar Skjul svar

En servomotor er en, hvis position styres af et negativt feedback system. Jeg ved, denne definition er meget minimal, men så vil jeg have dig til at udtrykke svaret i dine egne ord!

Bemærkninger:

Servos leveres i mange forskellige typer og størrelser, men de har alle samme egenskaber. Dine elever må ikke have noget problem overhovedet at finde information om dem.

Spørgsmål 7

En almindelig type roterende encoder er en konstrueret til at producere en kvadraturudgang :

De to LED / fototransistorpar er arrangeret på en sådan måde, at deres pulsudgange altid er 90 ° ud af fase med hinanden. Kvadraturudgangskodere er nyttige, fordi de tillader os at bestemme bevægelsesretningen såvel som inkremental position.

At opbygge et kvadraturretningsdetektorkredsløb er nemt, hvis du bruger en D-type flip-flop:

Analyser dette kredsløb, og forklar hvordan det virker.

Reveal svar Skjul svar

Betjeningen af ​​dette kredsløb er ret let at forstå, hvis du tegner et pulsdiagram for det og analyserer flip-flopens output over tid. Når encoderdisken drejes med uret, går Q-udgangen højt. Når mod uret går Q lavt.

Opfølgningsspørgsmål: kommentere notationen anvendt til dette kredsløbs output. Hvad siger etiketten "CW / (CCW)" til dig uden at skulle analysere kredsløbet på alle "notater skjult"> Noter:

Kvadraturretningsdetekteringskredsløb som dette bliver vigtige, når encodere er forbundet til digitale modkredsløb. Den supplerende notation er også meget almindelig i modkredsløb.

Studerende kan vise en modvilje mod at tegne et timediagram, når de nærmer sig dette problem, selv når de indser brugen af ​​et sådant diagram. I stedet vil mange forsøge at finde ud af kredsløbet ved blot at se på det. Bemærk vægten på ordet "prøve". Dette kredsløb er meget sværere at regne ud uden et tidsdiagram! Afhold din forklaring af dette kredsløb, indtil hver elev viser dig et tidsdiagram for det. Fremhæv det faktum, at dette trin, selvom det bruger lidt tid, faktisk er en tidsparer i sidste ende.

Spørgsmål 8

Radiostyrede legetøjsbiler, fly og både bruger små servomotorer til positionering af styringsmekanismerne, motorens gasposition og så videre. Disse servoer har motor, positionssensor og styreelektronik placeret i samme plastikpakke, hvilket gør dem meget kompakte.

Undersøg typen (e) af styresignaler, der bruges til at styre disse servoenheder. Med andre ord finde ud af, hvilken slags elektronisk signal de behøver for at "befale" dem til at gå til bestemte stillinger. Derefter foreslår et kredsløb, der kunne generere disse signaler.

Reveal svar Skjul svar

Jeg vil ikke give et svar her, ikke bare fordi jeg vil have dig til at gøre al forskning og tænkning for dig selv, men også fordi RC servo-teknologien kan være ændret ændret siden jeg skrev dette spørgsmål!

Bemærkninger:

Tilgængeligheden af ​​billige RC servos gør dem ideelle til brug i laboratorieforsøg og elevprojekter. Det er værd at elevernes tid (og din!) At finde ud af, hvordan disse fantastiske små enheder styres!

Spørgsmål 9

Bestem alle komponent spændingsfald i dette kredsløb, når motoren arbejder i omvendt retning. Sørg for at forklare, hvordan du har udført alle analyserne! Antag 0, 7 volt som standard fremadspændingsfald for et forspændt PN-kryds og 0, 3 volt som standard-kollektor-til-emitter spændingsfald for en mættet BJT.

Reveal svar Skjul svar

Jeg giver dig et tip: Brug Kirchhoffs Spændingslove .

Udfordringsspørgsmål: Hvilken type af DC-motor skal dette være, at vendes i rotationsretningen ved at vende polaritet "noter skjult"> Noter:

Det primære formål med dette spørgsmål er at give eleverne mere øvelse ved hjælp af Kirchhoffs spændingslov. Sørg for at arbejde gennem analysen af alle komponent spændingsfald.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →