Servomoottorin ohjain

Abstract

Insinöörityössä suunniteltiin ja toteutettiin servomoottorin ohjain. Ohjain suunniteltiin ohjaamaan tasavirtaservomoottoreita. Ohjaimen käyttökohteena tulee olemaan omatekoinen jyrsinkone, joka muutetaan toimimaan servomoottoreilla. Ohjattaviksi moottoreiksi valittiin tasavirtamoottorit niiden helpon ohjauksen takia. Servo-ohjain rakennettiin Microchipin valmistaman mikrokontrollerin ympärille. Piiri sopii hyvin sähkömoottorin ohjaukseen, koska se sisältää kaikki tarpeelliset ohjausportit. Servo-ohjain ottaa vastaan tietokoneelta tiedon mihin suuntaan ja millä nopeudella moottorin tulee pyöriä. Tietokoneen ja moottorin takaisinkytkentäanturin tiedon perusteella ohjain säätää moottorin asemaa. Ohjaimeen suunniteltiin ohjelmallisesti toimiva PI-säädin, joka toteutettiin C-kielellä. Säätimen viritysparametreja voidaan muuttaa sarjaportin kautta käyttäen esimerkiksi HyperTerminal-ohjelmaa. Laitetta testattiin Linux-käyttöjärjestelmään saatavalla EMC2 (the Enhanced Machine Control)-ohjelmistolla. Ohjaimelle laaditut vaatimukset saavutettiin. Työn kautta opittiin sulautetun laitteen eri osia, kuten elektroniikan suunnittelua ja ohjelmointia. Työssä tutustuttiin servotekniikkaan ja säätötekniikkaan, jotka opettivat hyvin paljon moottorinohjauksesta.

The purpose of this Bachelor’s thesis was to design and build a device that could control direct current servo motors. A servo controller is a special electric controller used to control servo motors. It monitors feedback signals from the motor encoder and continually adjusts the deviation from the expected behaviour. Servo systems are used in CNC machines, robots and automation systems. The servo controller was designed around the microcontroller dsPIC30F4012 which is manufactured by Microchip. The servo motor is connected to a controller which is connected to the computer via the parallel port. The computer informs the controller how fast and in which direction the motor has to rotate. The software was developed using the C language for the dsPIC microcontroller. During the development the operation of the controller was tuned by tweaking the software. The servo controller can be connected to a computer via a serial port to change the PI tuning parameters. The tuning parameters can be changed using, for example, the HyperTerminal program. The servo controller was tested by using the Enhanced Machine Controller (EMC2) software. The EMC2 is a CNC mill program and it works under the Linux operating system. It can control machine tools, robots, or other automated devices. The test results show that the device works as planned. The goals set on the servo controller were reached. The project taught how to find information from various sources and how to utilize them in practice.