POLITECHNIKA POZNAŃSKA	Podstawy Mechatroniki
	Wydział: Inżynierii Zarządzania
Grupa laboratoryjna nr 4	Rok studiów: III
Data wykonania: 14.10.2014r.	Grupa w składzie: Piotr Kowalski, Mariusz Lipiński, Aleksander Marszałkiewicz,
Grupa: IB2a

Temat: Podstawy wiedzy o silnikach krokowych

1. Cel ćwiczenia:

Zasadniczym celem wykonania ćwiczenia jest zaznajomienie studentów z elementami mechatronicznymi, jakimi są silniki krokowe, w szczególności z ich budową, zasadą działania, cechami charakterystycznymi i sposobami sterowania. Dodatkowo ćwiczenie pozwala zaznajomić się z sposobem wyznaczania maksymalnej prędkości obrotowej silnika, przy której nie występuje zjawisko gubienia kroków.

1. Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie opiera się na wielokrotnych pomiarach odległości przesunięcia silnika krokowego po prowadnicy wraz z obserwacją jej zmian przy różnych częstotliwościach wysyłania impulsów sterujących.

Pomiary wykonywane były przy 4 różnych obciążeniach. Obciążenia przymocowane zostały do obudowy silnika za pomocą dwóch śrub w sposób jak najbardziej ograniczający ruch ciężarków względem silnika.

Wprowadzanie parametrów roboczych silnika odbywało się za pomocą panelu cyfrowego i skorygowanego z nim pilota na podczerwień. Sygnał wysyłany miał za każdym razem stałą wartość 50 kroków. Silnik wykonywał ruch o pomierzoną wartość równą 9,42cm wzdłuż prowadnicy w jedynym możliwym kierunku, a następnie był cofany sygnałem o tej samej liczbie impulsów do pozycji początkowej. Częstotliwość wysyłania impulsów do silnika była zwiększana co 100Hz, aż do zaobserwowania zmian w odległości przesunięcia silnika, co równe jest z wystąpieniem zjawiska gubienia kroków. By uniknąć błędów przy domniemanym parametrze granicznym powtarzaliśmy badanie co najmniej trzykrotnie. W dalszej kolejności zmniejszaliśmy częstotliwość o 100Hz i ponownie szukaliśmy częstotliwości granicznej, tym razem z dokładnością do 10Hz. Tu również wynik wymagał trzykrotnego potwierdzenia.

1. Schemat stanowiska:

Rysunek 1. Schemat stanowiska

1. Metody pomiaru

Pomiary długości przesuwu i rozmiarów ciężarków wykonywane były za pomocą suwmiarki ze skalą dokładności WYMYŚL COŚ SAM.

1. Wyniki pomiarów:

Obciążenie	I	II	III
a [m]	0,01170000000	0,10210000000	-
b [m]	0,08380000000	0,01710000000	-
c [m]	0,04200000000	0,04030000000	-
V [m^3]	0,00004117932	0,00007036017	0,00011153949
m [kg]	0,32325766200	0,55232735805	0,87558502005

Tabela 1. Obciążenie

Komentarz: Obciążenie III występuje przypadku zamontowania przy silniku jednocześnie obciążeń I i II. Wymiary ciężarków zostały zidentyfikowane za pomocą suwmiarki. Ich masa została wyliczona na podstawie uzyskanych wyników i wartości gęstości materiału, z których zostały wykonane. Parametr ten został podany w instrukcji do ćwiczenia, tzn. ρ = 7850km/m³.

Rysunek 2. Wykres zależności częstotliwości granicznej pracy silnika krokowego od jego obciążenia

Częstotliwość graniczna [Hz]	1800	1640	1640	1610
Obciążenie [kg]	0	0,32	0,55	0,88

Tabela 2. Tabela zależności częstotliwości granicznej pracy silnika krokowego od jego obciążenia

Komentarz: Zarówno wykres jak i tabela przedstawiają te same dane. Zaobserwować na nich możemy tendencję do spadku wartości częstotliwości granicznej wraz z wzrostem wartości obciążenia zewnętrznego działającego na silnik. Wartość ta wyznacza maksymalną częstotliwość wysyłania impulsów sterujących, przy której to nie wystąpi zjawisko gubienia kroków.

1. Wnioski:

Gubienie kroków jest zjawiskiem niepożądanym w przypadku programowania pracy urządzeń opierającej się na wykorzystaniu silników krokowych. Uniemożliwia ono precyzyjne ustawienie oczekiwanych parametrów, a także ogranicza w znaczący sposób szybkość pracy. Nie obciążając urządzenia dodatkowo rejestracją i przetwarzaniem informacji zwrotnej o wykonanej przed chwilą pracy możemy wyeliminować gubienie kroków poprzez ograniczenie prędkości pracy silnika. Nie przekraczając wyznaczonych wyżej wartości częstotliwości, przy ustalonym obciążeniu, nie powinniśmy tracić oczekiwanej dokładności ruchu aktora.

Ćwiczenie to spełniło założone wcześniej cele i pomogło w rozwinięciu wiedzy o silnikach krokowych.