Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Potrzebuję skonsultować ideowe schematy elektryczne

ElektroSzayba 09 Mar 2017 11:31 813 10
IGE-XAO
  • #1
    ElektroSzayba
    Level 8  
    Witam,
    piszę pracę inżynierską i z góry informuję, że nie jestem na kierunku elektrycznym, stąd też moje zakłopotanie. Wykonuję obrotnicę, którą można obracać przy użyciu silnika prądu jednofazowego, masa do obrotu max. 1,8 tony. W pracy chcę zawrzeć ideowy schemat elektryczny sterowania tym urządzeniem, jedną część mam gotową, w drugiej zaś chcę sterować prędkością obrotową przy użyciu Arduino i mam problem jak je umieścić w schemacie, aby czytało prędkość obrotową z silnika i sterowało napięciem..

    Krótki opis schematu:
    PS - wyłącznik awaryjny
    IGN - przycisk startujący
    wd - wyłącznik drogowy / WD przekaźnik rozłączający styk wyłącznika drogowego, aby było możliwe wykonanie obrotu większego niż 360 stopni
    P2 - włącznik obrotu w prawo
    P3 - włącznik obrotów w lewo

    Z góry dzięki za sugestie i jakąkolwiek pomoc :)
    Do you have a problem with Arduino? Ask question. Visit our forum Arduino.
  • IGE-XAO
  • #2
    kamil12239
    Level 17  
    Jak chcesz sterować tym przez arduino to masz problem poniewaz do sterowania obrotami porzeba by specjalnego układu elektronicznego mocy ktory obniżałby napięcie na stojanie i zmniejszałby obroty. Możesz zastosować też falownik który będzie regulował prędkością silnika. Wtedy poprzez przekaźniki mozesz go startować a adc bedzie sterowało prędkością. Chyba że chodzi Ci tylko o sterowanie przez arduino przekaźników i styczników ukłądu.

    Ze schematu widzę ze chcesz sterować napięciowo i jest to wtedy silnik prądu stałego a nie jednofazowy iondukcyjny. Fajnie by było jak byś zamieścił tutaj tabliczkę znamionową i dane tego silnika.
  • IGE-XAO
  • #3
    atom1477
    Level 43  
    Jeżeli to nie jest praca związana z elektryką to użycie gotowego falownika jest najprostsze i najbezpieczniejsze.
    A sterowanie ciągle może być z Arduino. Są falowniki z wejściem RS232 czy podobnym (podobnych czyli np. UART albo RS485).
    Niestety musiał byś wymienić silnik na trójfazowy.

    Ewentualnie możesz wykorzystać to:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/download.php?id=819378
    I wtedy będziesz mógł zachować swój silnik jednofazowy pod warunkiem że nie jest zbyt dużej mocy.
  • #4
    ElektroSzayba
    Level 8  
    Myślałem o silniku prądu stałego, ale po konsultacjach u doktora z katedry elektrotechniki odradził mi go ze m.in. ze względu na koszty i polecił wykorzystanie Arduino czy jakiegokolwiek układu mikroprocesorowego, który spełniłby tę funkcję. Schemat sterowania prędkością obrotową przez Arduino narysowała mi wcześniej wymieniona osoba, która zajmuje się też programowaniem w nim. Sęk w tym, że naszkicował mi tylko część z Arduino a ja nie mam zielonego pojęcia jak je wstawić w schemat, także wydaje mi się. Część z prawej strony odpowiada za zmianę kierunku obrotów urządzenia. Odnośnie silnika szukam wzoru na obliczenie jaką powinien mieć moc, żeby bezproblemowo obracał założoną masą 1,8 tony, oczywiście zastosowana będzie także jakaś przekładnia dla zwiększenia momentu :) Widziałem urządzenia, które był zasilania silnikami 1,1kW, aczkolwiek doktor zalecał coś z przedziału 1,5-2kW.
  • #5
    atom1477
    Level 43  
    No to dużo. Silnika jednofazowego o takiej mocy łatwo nie znajdziesz.
    Choć ja uważam że moc potrzebna do obracania mogła by być mniejsza. Pytanie jak szybko ma się to obracać. Czy obciążenie wału jest symetryczne (tzn. czy nie ma sił przeginających wał na bok). Czy oś obrotu jest dokładnie pionowo (a więc czy przy obrocie niesymetrycznego obciążenia nie trzeba będzie go dźwigać do góry i opuszczać wraz z obrotem).
    Sam wykonałem obrotnicę o udźwigu ze 200kg napędzaną silnikiem zaledwie z 5W. Ale max to było z 0.05 obrotu na sekundę (czyli obrót trwał kilkadziesiąt sekund).
  • #6
    ElektroSzayba
    Level 8  
    Urządzeniem jest symulator dachowania, w którym mogą przebywać 4 osoby, więc środek ciężkości jest zmienny, aczkolwiek konstrukcyjnie jest tak ułożony pojazd na ramie, aby środek ten miał jak najmniejsze odchyłki. Prędkość obrotowa założona jest od 3-6 obr/min czyli w zakresie 10-20 sekund.

    Przykład:
    https://www.google.pl/search?q=symulator+dach...UICCgB&biw=1366&bih=660#imgrc=e_uCnLHoQHMJ_M:
  • #7
    atom1477
    Level 43  
    A, oś obrotu w tą stronę. No to nigdy nie umieścisz środku ciężkości dokładnie w osi obrotu.
    Ale upraszczają się obliczenia co do mocy silnika.
    Trzeba założyć jakąś określoną masę niezrównoważenia i jej odległość od osi obrotu.
  • #8
    kortyleski
    Level 43  
    Przy dachowaniu występują trochę większe obroty...
    Oblicz moment obrotowy na wale jaki potrzebujesz będzie można wybrać napęd i co za tym idzie sterowanie. Tak na szybko z głowy to motoreduktor z zapasem z 1,5 kW i falownik do sterowania. Na dobrą sprawę to i bez arudino byś się obszedł
  • #9
    atom1477
    Level 43  
    Można przyjąć masę ze 200kg umieszczoną z 0.5m od środka obrotu (tyle by ważyło 2...3 pasażerów).
    Co daje moment 1000Nm.
    Przy obrotach 0.1obr/s daje to potrzebną moc równą 628W. Na sam obrót, przy sprawności 100%.
    Przekładnie ślimakowe mają małą sprawność. Można przyjąć 60% bo pewnie trzeba będzie użyć dużego przełożenia a przekładnie o dużym przełożeniu mają najmniejsza sprawność (można sprawdzić w katalogu firmy Kacperek).
    Wyjdzie trochę ponad 1kW. Faktycznie dużo. Czyli te 1.5...2.0kW proponowane przez doktora ma sens.
    I przesądza to raczej o zastosowaniu silnika trójfazowego.
  • #10
    ElektroSzayba
    Level 8  
    Kortyleski, dachowanie ma większe obroty i o wiele większe przeciążenia - fakt, ale nie mogą być one rzeczywiste ze względów bezpieczeństwa .. niestety odnośnie całej dynamiki dachowania mogę ją tylko przedstawić w założeniach, które zostają ograniczone założeniami konstrukcyjnymi, tak to już jest ;p

    Atom1477 silnik trójfazowy niestety sprawia, że urządzenie staje się stacjonarne . Odnośnie obliczeń podałbyś jakieś źródłowy wzór bądź literaturę? Byłbym wdzięczny :)
  • Helpful post
    #11
    atom1477
    Level 43  
    ElektroSzayba wrote:
    Atom1477 silnik trójfazowy niestety sprawia, że urządzenie staje się stacjonarne .

    A to twierdzisz że w obecnej wersji nie jest stacjonarny? Rama o wymiarach ponad 2m?
    Do zasilania silnika 1 fazowego też potrzebował byś zasilania.
    A falownik do zasilania silnika trójfazowego może być zasilany z jednej fazy (przy tak dużej mocy może być ciężko taki znaleźć, ale powinny takie być).

    ElektroSzayba wrote:
    Odnośnie obliczeń podałbyś jakieś źródłowy wzór bądź literaturę? Byłbym wdzięczny :)

    No to chyba są podstawy mechaniki, którą powinieneś znać robiąc taką pracę :D
    Ale dobra.
    Masa 200kg. Siła ciążenia 9.81N/kg ≈ 10N/kg. A więc siła dla 200kg wyjdzie 2000N.
    Ramie 0.5m. Moment obrotowy to siła * ramie. 2000N * 0.5m = 1000Nm.
    Co odpowiada sile 1000N działającej na ramieniu 1m.
    6 obr/min = 0.1obr/s
    Moc to siła * droga / czas.
    A więc trzeba policzyć drogę jaką pokona punkt na kole w czasie 1 sekundy.
    Obwód koła o promieniu 1m to 2 * pi * 1m = 6.28m.
    Prędkość to 0.1obr/s a więc w ciągu sekundy droga wyniesie 0.628m.
    I mamy wszystko.
    Moc = siła * droga / czas = 1000N * 0.628m / 1s = 628W.
    Można nie przeliczać momentu obrotowego dla standardowego ramienia 1m, a i tak wyjdzie to samo:
    Czyli oryginalna siła 2000N ale na ramieniu 0.5m. A więc droga 0.314m.
    Moc = siła * droga / czas = 2000N * 0.314m / 1s = też 628W.
    A dalej ze sprawnością przekładni to już chyba nie muszę tłumaczyć.