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Das Ziel dieser Abschlussarbeit ist die Neugestaltung und technische Weiterentwicklung des studentischen Schrittmotor-Praktikums. Dabei wird ein mikrocontrollergesteuerter Versuchsstand entworfen, umgesetzt und getestet. Neben einem unipolaren Motor und der bestehenden translatorischen Positioniermöglichkeit mit Referenzierung soll dabei ebenfalls ein bipolarer Schrittmotor sowie ein entsprechender Motortreiber mit der Möglichkeit zur Rotation in Mikroschritten integriert werden. Alle variablen Parameter zur Ansteuerung müssen letztlich vom Anwender über eine grafische Menüführung interaktiv eingestellt werden können. Die Durchführung des Praktikums wird dabei anhand einer anzufertigenden didaktischen Praktikumsanleitung erläutert, deren Struktur ebenfalls in der grafischen Bedienoberfläche des Mikrocontrollerprogramms mit integrierter Lernzielkontrolle abgebildet ist.:Inhaltsverzeichnis Erklärung Vorwort Inhaltsverzeichnis Anhangverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Ausgangssituation und Problemstellung 1.2 Zielstellung 1.3 Lösungsansatz 2 Theoretische Grundlagen und Stand der Technik 2.1 Elektromagnetische Schrittmotorantriebe 2.1.1 Begriffserklärung und Einordnung in der Antriebstechnik 2.1.2 Arten, Aufbau und Funktionsweise von Schrittmotoren 2.1.2.1 Reluktanzschrittmotor 2.1.2.2 Permanentmagnet-Schrittmotor 2.1.2.3 Hybridschrittmotor 2.1.3 Speisung der Strangwicklungen 2.1.3.1 Unipolare Beschaltung 2.1.3.2 Bipolare Beschaltung 2.1.4 Betriebsarten 2.1.4.1 Vollschrittmodus 2.1.4.2 Halbschrittmodus 2.1.4.3 Mikroschrittmodus 2.1.5 Anwendungen in der Praxis 2.2 Mikrocontroller 3 Theoretischer Entwurf des Versuchsaufbaus 3.1 Erhebung der Anforderungen an das abzuleistende Praktikum 3.2 Entwicklung einer Umsetzungsstrategie 3.3 Betrachtung der notwendigen elektronischen Bauteile 3.3.1 Mikrocontrollermodul – EasyPIC Pro V7 3.3.2 Unipolare Ansteuerung 3.3.2.1 Schrittmotor – 28BYJ-48 3.3.2.2 Motortreiber – ULN2003 3.3.3 Bipolare Ansteuerung und Referenzierung 3.3.3.1 Schrittmotor – NEMA17 3.3.3.2 Motortreiber – DRV8825 3.3.3.3 Endschalter – BCZAMD 3.3.4 Spannungsversorgung und -umwandlung 3.3.5 Schalt-, Steck- und Verbindungstechnik 3.4 Verknüpfung der Elemente in einem Schaltplan 3.5 Ansteuerung der Schaltung 3.6 Konstruktion der Linearachse 4 Praktische Umsetzung des Versuchsaufbaus 4.1 Fertigung der 3D-Druckteile 4.2 Umgestaltung und Montage der verwendeten Bauteile 5 Entwicklung einer Praktikumsanleitung 6 Programmierung der Steuerung 6.1 Programmerstellung und Programmieroberfläche 6.2 Aufbau der Menüführung und Funktionsbeschreibung 6.3 Vermeidung von Kollisionen im Betrieb 6.4 Umsetzung der variablen Schrittpausen 7 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang |
