Tato bakalářská práce řeší problematiku návrhu modulárního proudového zdroje. Cílem byl
návrh jednokanálových modulů, které mohou pracovat samostatně, nebo z nich lze skládat vícekanálové celky. Zdroj bude sloužit pro ovládání elektromagnetických aktuátorů. Moduly by měly
být nastavovány přes počítač, který bude připojen k modulům prostřednictvím brány.
V úvodní části práce je pojednáno o charakteru zátěží. Také je uveden přehled základních
topologiích spínaných zdrojů a popis topologie vybrané pro návrh zdroje. Dále je v ni zpracován
stručný úvod ke sběrnici CAN bus, která slouží pro komunikaci mezi moduly zdroje. Následující
návrhová část popisuje výběr konkrétních součástek, schematický návrh a návrh desky plošného
spoje. Kapitola o firmwaru vysvětluje, jak bylo postupováno při programování mikrokontroléru.
Následuje část práce, která popisuje funkci počítačové aplikace určené pro ovládání modulů
zdroje a ukazuje rozhraní výsledné aplikace. Také se v ni popisuje formát zpráv, kterým zdroj
komunikuje. Další kapitola je o měření na konečném modulu proudového zdroje a o donastavování
firmwaru na základě dat z měření. V závěru práce je popsán výsledný modul proudového zdroje
a jsou zmíněny problémy, které nastaly při jeho výrobě a oživování.
Výsledkem této práce jsou čtyři identické moduly proudového zdroje, které byly otestovány
pro napájení cívek proudem do 5 A při napájení ze zdroje do 24 V. Moduly mohou pracovat
samostatně nebo je lze složit do vícekanálového zdroje. Jejich ovládání je zařízeno prostřednictvím
počítačové aplikace.
Anotace v angličtině
This bachelor's thesis is about design of modular current source. The goal was to design a
single channel current source module, which could work independently, or could be put together
with other modules to make a multichannel current source. These modules are going to be used for
controlling electromagnetic actuators. Their parameters should be adjustable from a computer,
which will be connected to modules via a gateway.
In the introduction of this thesis is discussed the nature of electrical loads. There is also
overview of basic topologies of switched mode power supplies and brief introduction to CAN
bus, that is used for communication between modules. The following part is about component
selection, schematic design and design of printed circuit board. The chapter about firmware
explains the process of programming a microcontroller. The following chapter is describing the
function of computer application that is intended for controlling the modules, and it also describes
user interface together with data format used for communication with modules. Next part is
about measurement of made current module and about firmware modifications, which are based
on measured results.
The outcome of this work are four identical current source modules, which have been tested as
current sources for inductors. They provided output current up to 5 A while they were connected
to 24 V power supply. Modules are capable of working independently as single channel source,
or they can be put together and work as multichannel current source. They are controlled via
application on the computer.
Klíčová slova
proudový zdroj, MATLAB, CAN bus, elektromagnetický aktuátor, sběrnice, UART
Klíčová slova v angličtině
current source, MATLAB, CAN bus, electromagnetic actuator, bus, UART
Rozsah průvodní práce
46 s. (102 490 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
Tato bakalářská práce řeší problematiku návrhu modulárního proudového zdroje. Cílem byl
návrh jednokanálových modulů, které mohou pracovat samostatně, nebo z nich lze skládat vícekanálové celky. Zdroj bude sloužit pro ovládání elektromagnetických aktuátorů. Moduly by měly
být nastavovány přes počítač, který bude připojen k modulům prostřednictvím brány.
V úvodní části práce je pojednáno o charakteru zátěží. Také je uveden přehled základních
topologiích spínaných zdrojů a popis topologie vybrané pro návrh zdroje. Dále je v ni zpracován
stručný úvod ke sběrnici CAN bus, která slouží pro komunikaci mezi moduly zdroje. Následující
návrhová část popisuje výběr konkrétních součástek, schematický návrh a návrh desky plošného
spoje. Kapitola o firmwaru vysvětluje, jak bylo postupováno při programování mikrokontroléru.
Následuje část práce, která popisuje funkci počítačové aplikace určené pro ovládání modulů
zdroje a ukazuje rozhraní výsledné aplikace. Také se v ni popisuje formát zpráv, kterým zdroj
komunikuje. Další kapitola je o měření na konečném modulu proudového zdroje a o donastavování
firmwaru na základě dat z měření. V závěru práce je popsán výsledný modul proudového zdroje
a jsou zmíněny problémy, které nastaly při jeho výrobě a oživování.
Výsledkem této práce jsou čtyři identické moduly proudového zdroje, které byly otestovány
pro napájení cívek proudem do 5 A při napájení ze zdroje do 24 V. Moduly mohou pracovat
samostatně nebo je lze složit do vícekanálového zdroje. Jejich ovládání je zařízeno prostřednictvím
počítačové aplikace.
Anotace v angličtině
This bachelor's thesis is about design of modular current source. The goal was to design a
single channel current source module, which could work independently, or could be put together
with other modules to make a multichannel current source. These modules are going to be used for
controlling electromagnetic actuators. Their parameters should be adjustable from a computer,
which will be connected to modules via a gateway.
In the introduction of this thesis is discussed the nature of electrical loads. There is also
overview of basic topologies of switched mode power supplies and brief introduction to CAN
bus, that is used for communication between modules. The following part is about component
selection, schematic design and design of printed circuit board. The chapter about firmware
explains the process of programming a microcontroller. The following chapter is describing the
function of computer application that is intended for controlling the modules, and it also describes
user interface together with data format used for communication with modules. Next part is
about measurement of made current module and about firmware modifications, which are based
on measured results.
The outcome of this work are four identical current source modules, which have been tested as
current sources for inductors. They provided output current up to 5 A while they were connected
to 24 V power supply. Modules are capable of working independently as single channel source,
or they can be put together and work as multichannel current source. They are controlled via
application on the computer.
Klíčová slova
proudový zdroj, MATLAB, CAN bus, elektromagnetický aktuátor, sběrnice, UART
Klíčová slova v angličtině
current source, MATLAB, CAN bus, electromagnetic actuator, bus, UART
Zjistěte a definujte požadavky na proudové zdroje pro projekty elektromagnetických minirobotů a elektromagnetických ventilů.
Navrhněte podle těchto požadavků proudový zdroj a vyrobte prototypy.
Vytvořte software pro ovládání proudových zdrojů z počítače.
Na prototypech odměřte jejich charakteristiky.
Seznam doporučené literatury
HAMMERBAUER, Jiří. Elektronické napájecí zdroje a akumulátory. Plzeň: Západočeská univerzita, 1998. ISBN 80-708-2411-5.
URBAN, Ondřej. Rozšíření Univerzální řídicí jednotky USG2 o CAN FD. Plzeň 2019. Diplomová práce. Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta elektrotechnická.
Seznam doporučené literatury
HAMMERBAUER, Jiří. Elektronické napájecí zdroje a akumulátory. Plzeň: Západočeská univerzita, 1998. ISBN 80-708-2411-5.
URBAN, Ondřej. Rozšíření Univerzální řídicí jednotky USG2 o CAN FD. Plzeň 2019. Diplomová práce. Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta elektrotechnická.