Kísérleti berendezés tervezése szabályzástechnikai feladatok bemutatásához
A fejlesztéskor kitűzött célunk egy olyan demonstrációs célokra alkalmas berendezés megtervezése és megépítése volt, amely később szerves részét képezheti a szabályzástechnikát tanuló hallgatók oktatásának olyan módon, hogy ezen az eszközön figyelhetik meg és alkalmazhatják az elméletben elsajátított ismereteiket.
A prototípus készítésénél az egyszerű gyárthatóságot, szerelhetőséget, valamint a költséghatékonyságot figyelembe véve, egy tintasugaras nyomtató lemezalkatrészekből álló vázszerkezetének egy részét, valamint a benne található lineáris vezetéket (köszörült henger) használtuk fel. Ezeken felül megtartottuk a nyomtató kefés egyenáramú motorját és a hozzá illesztett fogasszíj hajtásláncot.
Az eredeti nyomtatófej helyett egy saját tervezésű kocsit készítettünk. A lineáris vezetékre illeszkedő főegység polioximetilénből, míg a további részegységek polimetil-metakrilátból készültek. Ezeket egymáshoz csavarkötéssel rögzítettük a jól szerelhetőség, valamint az alkatrészek cserélhetősége érdekében.
A motor működtetéséhez pulzus-szélesség modulációval vezérelt H-hidat alkalmazunk, amelyet magunk fejlesztettünk és készítettünk el. A vezérlő elektronika biztonsága érdekében NAND logikai kapukat alkalmaztunk a vezérlő oldalon, valamint optikai leválasztással különítettük el a teljesítmény-elektronika részétől. Ez lehetővé tette, hogy különböző potenciálon legyen a vezérlő rész és a teljesítmény elektronika föld potenciálja, ezzel további rugalmasságot biztosítva a konstrukciónak.
A berendezés vezérlőjének két Arduino Mega 2560 fejlesztői kártyát választottuk. Az egyik kártya feladata kizárólag a szenzor adatok gyűjtése és regisztrálása, míg a másik az aktuátor kezeléssel és a számítógépről soros porton (USB) keresztül érkező parancsok végrehajtásával foglalkozik. A kártyákat egyedi kialakítású, handshake funkcióval is rendelkező rendkívül gyors működésű busz köti össze a szenzor adatok továbbítása érdekében.
A megépített prototípus alkalmassá tehető pozíció vagy sebesség szabályozás megfigyelésére. Felhasználható a pozíció szabályozás mellett inverz inga egyensúlyozására, különféle szabályzási eljárások tesztelésére.
