|
|
Measuring temperatures in the rotor of an electrical machine
Pokorný, Vladimír ; Ctibor, Jiří (referee) ; Knobloch, Jan (advisor)
Tato práce se zabývá problematikou měření teplot v rotoru elektrického stroje. Těžištěm práce je návrh, výroba a testování čtyřkanálového bezdrátového měřicího systému, který je primárně určen pro měření teplot v rotoru elektrického stroje. První kapitola této práce – Resistance temperature detectors přibližuje problematiku použití odporových senzorů teploty, jejich normy, tolerance a měřicí obvody, které slouží pro měření odporu, respektive teploty. Druhá kapitola – SPI vysvětluje základy symetrické sériové komunikační sběrnice SPI, která je v navrhovaném měřicím systému využita pro komunikaci mikrokontroléru s teplotními čidly. Ve třetí kapitole Bluetooth autor vysvětluje komunikační standard Bluetooth Low Energy (BLE), díky kterému navrhované zařízení komunikuje a odesílá naměřená data ostatním zařízením v okolí. V úvodu této kapitoly jsou uvedeny základní parametry BLE a jeho výhody a nevýhody. Závěr této kapitoly pak rozebírá strukturu vrstev BLE. Následuje obsáhlá čtvrtá kapitola Hardware design, kde je detailně popsán hardwarový návrh bezdrátového teploměru. Začátek této kapitoly je věnován napájecímu zdroji, který je v tomto případě složen z 3,6 V baterie velikosti 1/2 AA a lineárního napěťového regulátoru, který se stará o stabilizaci napájecího napětí. Následuje popis měřicího integrovaného obvodu MAX31865, který byl vybrán pro měření teploty díky jeho vysoké přesnosti a velkému měřicímu rozsahu. Aby se ušetřila elektrická energie v době nečinnosti zařízení, každý ze čtyř senzorů je vzdáleně zapínán a vypínán povelem mikrokontroléru. Posledním bodem této kapitoly je návrh desky plošných spojů s ohledem na vyvážení komponent, aby nedocházelo k nežádoucím vibracím vlivem vysokých otáček rotoru. Měřicí systém se bude otáčet společně s rotorem motoru, se kterým je pevně spojen. Pevné spojení dovoluje měřit teploty kontaktní metodou. Pátá – podobně obsáhlá – kapitola Software design je zaměřena na popis firmware měřicího systému. První část kapitoly se zaměřuje na konfiguraci a inicializaci SPI sběrnice, nastavení komunikačních pinů a komunikační frekvence. Dále jsou popsány základní funkce pro čtení a zapisování registrů, které jsou využity pro řízení integrovaného obvodu MAX31865. Následuje popis implementace BLE do měřicího systému a popis hlavní smyčky programu (čtení teplot a vysílání naměřených dat pomocí BLE). Závěr této kapitoly se zabývá klientskou aplikací, která byla nad rámec zadání vytvořena a slouží pro příjem a ukládání dat z měřicího systému. Závěrečná – šestá kapitola –Device commissioning popisuje výrobu, oživení a naprogramování výrobku. Měřicí systém byl otestován při 6500 ot/min a při měření kalibrační křivky byla zjištěna průměrná odchylka +0,8% v rozsahu +20°C až +200°C . Přílohy na konci práce obsahují výrobní podklady. Produktový list výrobku lze nalézt v příloze A.
|
|
|
Measuring temperatures in the rotor of an electrical machine
Pokorný, Vladimír ; Ctibor, Jiří (referee) ; Knobloch, Jan (advisor)
Tato práce se zabývá problematikou měření teplot v rotoru elektrického stroje. Těžištěm práce je návrh, výroba a testování čtyřkanálového bezdrátového měřicího systému, který je primárně určen pro měření teplot v rotoru elektrického stroje. První kapitola této práce – Resistance temperature detectors přibližuje problematiku použití odporových senzorů teploty, jejich normy, tolerance a měřicí obvody, které slouží pro měření odporu, respektive teploty. Druhá kapitola – SPI vysvětluje základy symetrické sériové komunikační sběrnice SPI, která je v navrhovaném měřicím systému využita pro komunikaci mikrokontroléru s teplotními čidly. Ve třetí kapitole Bluetooth autor vysvětluje komunikační standard Bluetooth Low Energy (BLE), díky kterému navrhované zařízení komunikuje a odesílá naměřená data ostatním zařízením v okolí. V úvodu této kapitoly jsou uvedeny základní parametry BLE a jeho výhody a nevýhody. Závěr této kapitoly pak rozebírá strukturu vrstev BLE. Následuje obsáhlá čtvrtá kapitola Hardware design, kde je detailně popsán hardwarový návrh bezdrátového teploměru. Začátek této kapitoly je věnován napájecímu zdroji, který je v tomto případě složen z 3,6 V baterie velikosti 1/2 AA a lineárního napěťového regulátoru, který se stará o stabilizaci napájecího napětí. Následuje popis měřicího integrovaného obvodu MAX31865, který byl vybrán pro měření teploty díky jeho vysoké přesnosti a velkému měřicímu rozsahu. Aby se ušetřila elektrická energie v době nečinnosti zařízení, každý ze čtyř senzorů je vzdáleně zapínán a vypínán povelem mikrokontroléru. Posledním bodem této kapitoly je návrh desky plošných spojů s ohledem na vyvážení komponent, aby nedocházelo k nežádoucím vibracím vlivem vysokých otáček rotoru. Měřicí systém se bude otáčet společně s rotorem motoru, se kterým je pevně spojen. Pevné spojení dovoluje měřit teploty kontaktní metodou. Pátá – podobně obsáhlá – kapitola Software design je zaměřena na popis firmware měřicího systému. První část kapitoly se zaměřuje na konfiguraci a inicializaci SPI sběrnice, nastavení komunikačních pinů a komunikační frekvence. Dále jsou popsány základní funkce pro čtení a zapisování registrů, které jsou využity pro řízení integrovaného obvodu MAX31865. Následuje popis implementace BLE do měřicího systému a popis hlavní smyčky programu (čtení teplot a vysílání naměřených dat pomocí BLE). Závěr této kapitoly se zabývá klientskou aplikací, která byla nad rámec zadání vytvořena a slouží pro příjem a ukládání dat z měřicího systému. Závěrečná – šestá kapitola –Device commissioning popisuje výrobu, oživení a naprogramování výrobku. Měřicí systém byl otestován při 6500 ot/min a při měření kalibrační křivky byla zjištěna průměrná odchylka +0,8% v rozsahu +20°C až +200°C . Přílohy na konci práce obsahují výrobní podklady. Produktový list výrobku lze nalézt v příloze A.
|
guest ::
