Введение 6
1. Конструкция двигателя Шкондина 8
2. Изучение модели двигателя 12
2.1. Основные элементы модели двигателя 13
2.2. Датчик Холла 16
2.3. Управление обмотками электромагнитов 18
3. Модернизация модели двигателя 20
3.1 Включение третьего канала управления обмоток двигателя 20
3.2 Проектирование и монтаж печатной платы 21
4. Метод определения вращающего момента двигателя 25
4.1 Связь между вращающим моментов и моментом
сопротивления 25
4.2 Включение торсиона 26
4.3 Методика определения механической характеристики 29
5. Заключение 32
Список использованной литературы 33
Приложение 1 35
Приложение 2 37
Приложение 3 39
Приложение 4 41
Приложение 5 44
Современную жизнь сложно представить без роботов, так как они внедрены во все сферы нашей жизни. Одной из важнейших частей робота является привод. Приводы, являющиеся двигателями, дают роботам возможность передвигаться, совершать всевозможные движения своими “рабочими органами”. Среди всех видов приводов наиболее распространены электроприводы. Электропривод - это управляемая электромеханическая система, которая предназначена для преобразования электрической энергии в механическую и обратно, способная управлять этим процессом. Главной частью электропривода является электродвигатель, так как он задает динамические, энергетические и силовые характеристики привода.
Электродвигатели по виду подаваемого тока делятся на два типа: постоянного и переменного.
Классическая схема электродвигателя постоянного тока состоит из статора, являющегося неподвижным элементом, и ротора (у двигателя постоянного тока часто называется якорем) - вращающегося элемента, между ними находится воздушный зазор.
Якорь двигателя питается через щетки, контактирующие с коллектором, основным материалом которых является графит.
Принцип действия такого двигателя основывается на законе Ампера: “При размещении проволочной рамки, с протекающим по ней током, в магнитном поле, она будет вращаться ”. Внешнее магнитное поле влияет на проводник с током, что приводит к появлению вращающего момента приложенного к рамке и если момент вращения больше момента сопротивления, то рамка станет вращаться. В классической конструкции мотора роль рамки играет якорь с обмотками.
Двигатели постоянного тока могут отличаться друг от друга конструктивными элементами, скоростью вращения, вращающим моментом, номинальным напряжением для работы, областями применения.
Не смотря на то, что электродвигатель изобрели давно, до сих пор изобретатели разрабатывают новые компоновочные схемы двигателей.
Одним из таких вариантов является двигатель Шкондина. Этот двигатель назван так по фамилии его изобретателя - Василия Васильевича Шкондина. В 1991 году он запатентовал принцип работы двигателя. По публикациям [2] данный двигатель имеет хорошие перспективы, так как обладает компактностью и экономичностью, что довольно важно для мобильных робототехнических систем, имеющих ограниченный запас энергии на борту. Но в то же самое время информации о том, как управлять этим двигателем, какими динамическими, тяговыми характеристиками он обладает, найти не удалось, так как уже существует продажа готовых двигателей и, возможно, технические параметры защищаются как интеллектуальная собственность. Для того чтобы исследовать возможность регулирования двигателя, изучить его тяговые характеристики, необходимо располагать этим двигателем или же разработать и реализовать экспериментальную модель.
1. Была исследована работа модели электродвигателя Шкондина. Изучен принцип работы датчика Холла.
2. Был создан третий канал управления обмотками электромагнитов. Создана новая плата управления обмотками электромагнитов.
3. Предложены методика определения механической характеристики и способ определения вращающего момента.
