Metoda wyznaczania właściwości miniaturowych silników prądu stałego

• Autorzy: Bodnicki M.

Warianty tytułu

EN

Method for determination of miniature DC motor properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono algorytm i przykład zastosowania metody wyznaczania charakterystyk mechanicznych miniaturowych silników prądu stałego. Sygnałem wejściowym są dwa przebiegi czasowe prądu twornika rejestrowanego za pośrednictwem separowanego galwanicznie przetwornika z elementem hallotronowym. W przypadku próby stosowania klasycznych - bezpośrednich - pomiarów prędkości kątowej wirnika i momentu obrotowego dobór przetworników przy najmniejszych maszynach jest często niemożliwy. Metodę weryfikowano badając również mikrosilniki o charakterystykach wyznaczalnych metodami klasycznymi.

EN

In the paper a method for determination of the speed-torque characteristics with use of only one signal - a current measured twice during start-up of a DC micromotor - is presented. Torque and rotor speed time curves are reproduced from the current signal based on knowledge of the mathematical model of micromachines. As a current sensor the LEM transducer (based on Hall effect) is used. The presented method is dedicated to small DC micromachines (see Fig. 1). The algorithm structure is shown in Fig. 2 (with description and remarks in Tab. 1). The view of a measurement set-up is presented in Fig. 3. Some distinctive signals obtained from the LEM sensor are depicted in Figs. 4-6 and the calculation results in Figs. 7-9. The final effect, the load characteristic, is shown in Fig. 10. The uncertainty of the determined characteristics depends, first of all, on the uncertainty of the computed torque constant value. It should be emphasized that the measurement procedure makes it also possible to obtain a full set of load characteristics - the directly determined signal of the current, and the estimated signals of the angular speed and torque allow determining the variability of the angular speed, the output power and the efficiency in function of the torque loading the micromotor. Moreover, while determining the mentioned static characteristics, dynamic features of the micromotor (the electromechanical time constant) are determined, too. It extends the knowledge acquired by an engineer designing a device, regarding a particular piece of the micromachine applied as an actuator.

Słowa kluczowe

PL

mikrosilnik prądu stałego; charakterystyka mechaniczna; metody pośrednie; metody bezczujnikowe; algorytmy; procedury

EN

DC micromotor; pull-in and pull-out characteristics; measurement system; indirect methods; sensorless methods; algorithms; procedures

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 57, nr 9
• Strony: 973--976
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Bodnicki M.

• Instytut Mikromechaniki i Fotoniki Politechniki Warszawskiej, ul. Św. A. Boboli 8, 02-525 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Sochocki R.: Mikromaszyny elektryczne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1996.
• [2] Faulhaber DC Motors, Catalogue issued by Minimotor Company.
• [3] Wurmsdobler P., Duffait R., Messaoudi T., Brenner W.: A torque testing stage for rotating micro-electro-mechanical devices. Proceedings of 9. International Symposium ”On Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery”. Honolulu, Hawaii, 2002.
• [4] Praca zbiorowa pod red. W. Jaszczuka Mikrosilniki elektryczne. Badanie właściwości statycznych i dynamicznych. PWN, Warszawa, 1991.
• [5] Holtz J.: Sensorless Control of Induction Motor Drives. Proceedings of the IEEE, vol. 90 no. 8, 2002.
• [6] Leonhard W.: Control of Electrical Drives. 3. Edition. Springer, 2001.
• [7] Orłowska-Kowalska T.: Bezczujnikowe układy napędowe z silnikami indukcyjnymi, OWPWr, Wrocław, 2003.
• [8] Zadrożny J, Zadrożny J. (jr): The method of testing some micromachine dynamics. Proceedings of Polish-German Workshop “Innovation through Mechatronics”, IMiF PW, Warszawa, 1996.
• [9] Bodnicki M., Hawłas H. J.: Commutation phenomena in DC micromotor as source signal of angular position transducer. In Recent Advances In Mechatronics (ed. T. Brezina, R. Jabłoński), Springer-Verlag, Berlin Heidenberg, 2009.
• [10] Jaszczuk W., Wierciak J., Bodnicki M.: Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych. Ćwiczenia laboratoryjne. (rozdz. 4, autor J. Wierciak), OWPW, Warszawa, 2002.
• [11] Igielski J.: Momentomierze piezoelektryczne w diagnostyce mikrosilników elektrycznych. Wiadomości Elektrotechniczne, nr 4, 1991.
• [12] Bodnicki M., Pochanke A.: Analiza metody wyznaczania charakterystyk obciążeniowych miniaturowych silników elektrycznych. Materiały XIV Sympozjum „Modelowanie i symulacja systemów pomiarowych”, 2004.
• [13] Giurgiutiu V., Lyshevski S. E.: MICROMECHATRONICS. Modeling, Analysis, and Design with Matlab. Sec. edition, CRC Press, Boca Raton London New York, 2009.
• [14] Siva de, C. W (ed).: Mechatronic Systems. Devices, Design, Control, Operation and Monitoring, CRC Press, Boca Raton, 2008.