Obligatorisk oppgave nr.5

DEL I - Teori

Oppgave 1 - steppermotor

Hvilke utsagn er riktig? Flere svar kan være riktige. Skriv gjerne en setning eller to om påstandene.

• A) Man trenger ikke å kommutere en steppermotor
• B) En steppermotor har alltid 4 elektromagneter
• C) En steppermotor har 4 typer magneter, type: nordpol, sydpol, vestpol og østpol
• D) I en steppermotor trenger man ikke alltid elektromagneter, vi kan bruke kun neodymium magneter hvis vi har råd til det
• E) Alle steppermotorer kan kjøres med wave/halvstep/fullstep uavhengig av hvordan de er laget rent fysisk
• F) Hvis man vil bruke en steppermotor til å holde rotoren fast i en gitt vinkel trenger man generelt sett ikke en vinkelenkoder
• G) Steppermotorer er de raskeste elektromotorene vi har fordi de er så enkle

Oppgave 2 - BLDC

Vi tar utgangspunkt i figuren under

Hvilke utsagn er riktig? Flere svar kan være riktige. Skriv gjerne en setning eller to om påstandene.

• A) I en BLDC motor styrer vi motorkraften ved å styre amplituden til den analoge (PWM) påtrykte spenningen på de tre tilkoblingsledningene
• B) I en BLDC motor styrer vi motorkraften ved å variere fasen/vinkelen mellom magnetfeltet i forhold til vinkelen på rotoren
• C) En BLDC motor virker på samme måte som en steppermotor bortsett fra at vi har 3 tilkoblingsledninger i stedet for 4
• D) I en BLDC motor ønsker vi konstant fase/vinkel mellom magnetfeltet i forhold til vinkelen på rotoren. Vi leser av rotorvinkelen under bruk for å oppnå dette.
• E) I en BLDC motor styrer vi motorkraften ved å manipulere spenningen vi sender ut til hall-sensorene
• F) En BLDC motor vil alltid rotere med samme hastighet
• G) En BLDC motor kan aldri kjøres i revers
• H) BLDC motorer har et mye større fartspotensiale enn steppermotorer
• I) Man kan i prinsippet lage en BLDC motor, bare ved å ta en regulær DC-motor med børster og fjerne børstene, men virkningsgraden vil da bli dårligere siden vi ikke har 3-fase strøm inn på magnetene

DEL II - DC-motor og PWM

Oppgave 3

Bakgrunn: I denne oppgaven skal dere koble opp DC-motoren og implementere PWM på arduinoen. Slik ser oppkoblingen ut:

I oppgaven skal dere bruke følgende komponenter:

*Alle de nødvendige komponentene følger med i settet, utenom batteri. Dere kan få utdelt batteri i resepsjonen ved å vise studentkort eller kjøpe et på dagligvarebutikken.

Oppgave 3 A)

Koble opp kretsen som vist på den skjematiske tegningen under:

Ta bilde av den oppsettet med postitlapp eller lignende, med dato og brukernavn. Lim inn bildet i PDFen.

OBS: Vær nøye med polaritet og å ikke kortslutte pins på Arduinoen. Utstyr kan bli ødelagt.

Oppgave 3 B)

Implementer PWM ved å ikke benytte analogWrite() men kun benytte digitalWrite() til pin 10. Bruk input fra potensiometer for å endre duty cycle (det er greit om frekvensen påvirkes). Programmet skal ikke inneholde blokkerende kode.

TIPS:

• Driverkretsen tåler ikke mer enn 5 kHz (ref datablad). Vi anbefaler en frekvens på rundt 100 Hz.
• For inspirasjon, se prosjekt 10 ZOETROPE i boka til Arduinosettet, men legg merke til at de bruker analogWrite() og ikke digitalWrite() slik som dere skal i denne oppgaven. Målet er at dere skal forstå og kunne implementere PWM på egenhånd.

Levér koden i en egen oblig5_<brukernavn>.ino-fil.

Innlevering:

• Arduinokoden skal leveres som en egen fil på formen oblig5_<brukernavn>.ino.
• Tekstlig besvarelse med illustrasjoner skal leveres i PDF-format på formen oblig5_<brukernavn>.pdf.

Generelle krav til innlevering

• Sett dere inn i sikkerhetsrutiner for lab.
• Oppgavene skal løses individuelt.
• Besvarelsene leveres i følgende format i Canvas:
  • Tekstlig besvarelse skal leveres PDF format på formen oblig<nummer>_<brukernavn>.pdf. (Se vår LaTeX-mal)
  • Arduinokode skal leveres i tekstfiler på formen <filnavn>.ino.
  • Filmopptak skal leveres på formen oblig<nummer>_<brukernavn>.mp4, alternativt kan oppsettet vises frem fysisk til gruppelærer i labøvelsene. For mer informasjon om innlevering av video, se her.
• Plott må inkludere tittel og benevnelser på aksene. Man må også oppgi måleenhet i parentes hvis man plotter en fysisk størrelse (se eksempel i malene: Plotting i Python og Plotting i Matlab)
• Plotter dere flere kurver i samme plott må dere spesifisere kurvene med “legend” (se eksempel i malene)