2. Teoribakgrund
3.4 Primära Testfaser
3.4.1 Funktionstest
3.4.1.2 Avläsning av position eller vinkel
Det här testfallet utförs för att läsa positionen på magnetpoler. Chipet monteras på aluminiumhuset så att den höjdmässig ligger ungefär i mitten av ringmagneten.
Placeringen på chipet har avsevärd inverkan på mätningar därav bör stor noggrannhet visas vid placering av chipet.
Efter dessa test används en referensmotor för positionsavläsning. Axeln med monterad ringmagnet kopplas till referensmotor som kan köras med korta steg. Från början nollställer man positionen för referensmotorn och läser utsignaler från chipet på så sätt kan
ursprungsvinkel bestämmas. Steglängden i detta fall sätts på 0,01 varv som motsvara 3,6 grader. Referensmotorn roterar 3,6 grader mekaniskt varv i varje steg samtidig roterar ringmagneten med samma steglängd men 14 gånger snabbare.
Positionen för referensmotorn som skickas från motorns resolver kan läsas in via en Labview applikation. På samma sätt kan varje steg läsas in två utsignaler från sensorchipets utgångar som är kopplad till ett oscilloskop. På så sätt kan positionen för magnetfältet beräknas och jämföras med referensmotorns position. För att ha ett fullständigt varv behöver motorn stegas 100 gånger och position för referensmotorn och utsignaler från chipet samlas in.
19
3.5 Positionsberäkning
Data som samlas i Excel arbetsboken är bara två sinus- och cosinusvärden från chipets utgångar och positionen till extern referensmotorn. Denna information måste hanteras för positionsbestämning av magneten som i sin tur visar positionen till ratten.
För att beräkna positionen till axeln används ARCTAN2 i Microsoft Excel som returnerar en vinkel i radianer. Tabell 1 visar en liten del av datainsamlingar i Excel arbetsboken. I syfte att ha bättre grafer kan en godtycklig offset värde tillämpas för att korrigera sinus och
cosinusvärdena och vinkelavvikelsen.
Tabell 1. Datasamlingar från motorn och sensor-chipet.
Andra kolumnen i tabellen (Reference sensor angle) visar positionen för extern
referensmotorn som är kopplad till axeln. Första kolumnen (Reference angle [deg, mech]) visar mekaniska vinkeln för referensmotorn och beräknas genom att multiplicera andra kolumnen med 360 d.v.s. räknar ut mekaniska varvtalet (0,001) till grader.
Elektrisk vinkel (Electrical angle [deg, el]) beräknas från sinus- och cosinusvärdena och elektrisk vinkelreferens (Reference electrical angle [deg, el]) beräknas genom att multiplicera den mekaniska referensvinkeln med 14 (antalet magnetiska poler på ringmagneten).
Följaktligen beräknas den elektriska vinkelavvikelsen (Angle error [deg, el]) genom att ta skillnaden mellan elektrisk vinkel (Electrical angle) och elektrisk vinkelreferens (Reference electrical angle). Till sist beräknas mekanisk vinkelavvikelse (Angle error [deg, mec]) genom att dividera elektrisk vinkelavvikelsen med 14.
3.6 Verifieringstest
För att säkerställa att designen och chippet uppfyller projektets kravspecifikation
analyserades testresultat av funktionstesterna innan verifieringstest påbörjades. Detta utförs för att förbättra vidare testförutsättningar och finna förekommande fel i systemet. Den första ändringen är att minska matningsspänningen till 3,3V som är en optimal spänning för chipet. Chipets matningsspänning ligger mellan 2,7 till 5,5V enligt databladet.
(yellow cells are inputs) offset 2,37 2,37 160
Reference angle
Reference sensor
angle KMZ60 sin KMZ60 cos sin cos Electrical angle
Reference electrical angle
Angle
error Angle error
[deg, mech] [Revolutions] [Volt] [Volt] [deg, el] [deg, el] [deg, el] [deg, mec]
0 0 2,81 1,27 0,44 -1,1 158,1985905 0 1,801409 0,12867211
3,582 0,00995 3,6 2,06 1,23 -0,31 104,1457955 -50,148 5,706205 0,40758604
7,164 0,0199 3,48 3,18 1,11 0,81 53,88065915 -100,296 5,823341 0,41595292
10,728 0,0298 2,41 3,73 0,04 1,36 1,684684318 -150,192 8,123316 0,58023683
14,292 0,0397 1,34 3,25 -1,03 0,88 -49,49045192 -200,088 9,402452 0,67160371
17,892 0,0497 1,12 2,16 -1,25 -0,21 -99,53663576 -250,488 9,048636 0,64633113
21,456 0,0596 1,78 1,35 -0,59 -1,02 -149,9535648 -300,384 9,569565 0,68354034
20
I avsikt att minimera de tänkbara skadorna av ett fel mitt i drift används två sensorchip på kretskortet i syfte att skaffa två kanaler för indata. Om indata från kanalerna är olika då stoppas systemet.
För att undersöka noggrannheten när axeln roterar endast 1 grad ska steglängden minskas till 0,0025. Denna minskning kommer att utföras inom sekvensen 0,001 för att jämföra noggrannheten för mindre rotation. För mer exakta mätdata används fyra stycken voltmeter för avläsning av utsignaler.
3.7 Temperaturberoendet
Den valda vinkelgivare har en temperaturkompensation som kan användas för att kompensera effekten av ökande temperatur. Det betyder att samma amplitud fås på utsignaler oavsett vilken temperatur man kör.
Pin TCC_EN används för att aktivera temperaturkompensationen (TC), två fall är definierad.
Signalamplituden kompenseras i stor del av en inbyggd förstärkare om pin TCC_EN är ansluten till VCC [14].
För en negativ TC eller om ingen TC-kompensation krävs fås den förstärkta utsignalen om pin TCC_EN är ansluten till jord [14]. I detta fall utgångssignalamplituden minskar med ökande temperatur relaterad till MR-sensorns TC [14].
Vinkelnoggrannheten kan minskas något på grund av den begränsade upplösningen av den använda ADC [14].
Den tänkbara temperaturområde som chipet ska användas i ligger mellan -35 °C till +70 °C.
Två stycken temperaturtester vid -35 °C och +70 °C genomförs i detta sammanhang.
3.8 Test av befintlig produkt
För att verifiera funktionalitet för det nya konceptet ska samma test utföras med en befintlig produkt. Samma testförutsättningar inrättas i detta fall men det ska utföras bara i
rumstemperatur.
21
4. Utförande
Den här delen av examensarbete beskriver hur arbetet implementeras samt utrustningar och modeller som används.
4.1 Sensorval
Från marknadsutvärderingen valdes en sensor med hänsyn till noggrannhet, kostnad,
avkänningsmetod och mått. Eftersom i nuvarande versionen används halleffekt sensorer den valda sensoren skulle vara en magnetoresistiv sensor.
Det valda sensor-chipet heter KMZ60 som är en magnetoresistiv vinkelgivare som tillverkas av NXP Semiconductors. Den är konstruerad för vinkelstyrning och BLDC motorer. Utöver detta är kretsen användbar för positionsdetektering och allmän kontaktfri vinkelmätning [14].
För att säkerställa funktionaliteten utfördes en fördjupad undersökning på den valda sensorn. I nästa avsnitt förklaras sensorfunktionalitet och åtgärder som genomfördes på konstruktionen för att förbättra mätresultat.
4.1.1 Sensorfunktionalitet
Sensorn använder sig av det faktum att det elektriska motståndet hos vissa ferromagnetiska legeringar, såsom permalloy, påverkas av en extern magnetiska fält.
Den består av två mikrochips i ett paket (Integrerad krets (IC)), d.v.s. en vinkelgivare och en förstärkare. Kretsen har två utgångar (VOUT1 och VOUT2) som levererar två analoga sinusformiga signaler med en fasskjutning på 90 grader. De är relaterade till vinkel på ett roterande magnetfält [14].
Utgångsspänningsområdet är proportionellt relaterat till matningsspänning (VCC/2) för optimal användning av ADC-ingångsområdet [14].
Temperaturkoefficienten (TC) kan kompenseras för utgångssignalens amplitud och en utgångsspänning proportionellt till temperaturen kan levereras.
Ett Power-down-läge och en temperaturberoende utsignal VTEMP är implementerat.
Om signaler som tillhandahålls av sensorn inte behövs kan enheten ställas in genom att ansluta POWERDOWN_EN till VCC [14].
Figur 12 visar den fullständiga kretsen bestående av MR-sensorelementet som realiserat av två inskjutna Wheatstone-bryggor för cosinus- och sinussignaler. Även stödfunktionerna för styrkrets och signalförstärkningar visas i figuren.
22
Figur 12. Funktionsschema för sensor [16].
En proportionell till absolut temperatur (PTAT) referensström, en spänning-ström
omvandlare och en strömmultiplikator genererar en referensström, vilken är beroende till matningsspänning, temperatur och en resistans (R2) [14].
Denna referensström kontrollerar matningsspänningen hos båda sensorbryggor för att kompensera deras TC via en matningsbuffert. För brus och EMC påverkan implementeras ett lågpassfilter [14].
Bryggans utgångsspänningar förstärks med en konstant faktor och matas till
utgångsbuffertar. För att uppnå bra signalprestanda, matchas båda signalerna i amplitud och fas. Förstärkarens bandbredd är tillräcklig för låg fasfördröjning vid maximal
rotationshastighet [14].
Figur 13 visar utsignaler från VOUT1 och VOUT2. Båda utsignalerna påverkas av två offset
(VOoff1, VOoff2) och en minimumgräns på 7 % och en maximumgräns på 93 %.
23
Figur 13. Två utsignaler från sensorn [16].
4.1.2 Sensor vinkelmätningsområde
Fyra permalloy strimlor d.v.s. fyra magnetoresistiva vinkelavkännare skapar en Wheatstone brygga som är anslutna till sensorns matningsspänning Vccs och sensorns jordplan GND [16].
Sensorn som består av en Wheatstone brygga kan mäta ett vinkelområde på 90° [16]. Detta illustreras i figur 14.
Figur 14. Utsignal från sensorn med en enda Wheatstone brygga [16].
Det begränsade vinkelområdet kan utökas till 180° mätområde genom att använda två inskjutna Wheatstone-bryggor. För detta ändamål placeras de två sensorbryggorna i en vinkel på 45° mot varandra. I denna modell ligger de två utsignalerna i en elektrisk fasförskjutning av 90°.
24
Det är därför de två utsignalerna är proportionella mot sin2α respektive cos2α. Det kan bevisas att dessa två signaler nu tillåter en analys av ett vinkelområde på 180°. Figur 15 visar hur detta utförs. Även i denna modell kommer signalamplituderna förändras med
temperaturen.
Figur 15. Utgångssignal från sensorn med dubbla Wheatstone bryggor [16].
4.1.3 Sensorns inbyggda vinkelavvikelser
Enligt sensorns datablad sitter sensorelementen med maximum 2 grader vinkelavvikelse jämför med chipets framkant. Figur 16 visar placeringen och vinkelavvikelsen för
magnetelement i chipet. Dessutom har chipet en mekanisk vinkelavvikelse som maximum kan vara upptill 1,5 grader.
Figur 16. Visar vinkelavvikelsen i chipet [16].
25
4.2 Hållbarhet
De magnetoresistiva sensorbryggor och den integrerade analoga signalförstärkaren är kombinerade i ett SO8 paket och är markerade som RoHS-direktivet. SO8 är ett
standardpaket för ett chip med 8 pinnar. RoHS (Restriction of Hazardous Substances) är ett EU-direktiv som förbjuder eller begränsar användningen av vissa farliga ämnen i elektrisk och elektronisk utrustning. Direktivet föreskriver att ny elektrisk och elektronisk utrustning som säljs inom Europeiska unionen får inte innehålla något ämne med högsta tillåtna koncentrationsvärden till material såsom bly och kvicksilver.
26
4.3 Utrustning och installation
För att genomföra tester till det utvalda sensorchipet behövs en referensgivare för avläsning av position. För detta ändamål används axeln på ratten som kopplas till en referensmotor och positionen för motorn ska stegas framåt och bakåt med en bestämd steglängd. Det betyder att magnetringen som monterades på axeln stegas med samma steglängd. För varje steg skall utgångar av sensorn läsas av och positionen för ringmagneten bestämmas. Figur 17 visar referensmotorn och kopplingen till rattgivaren.
Figur 17. Visar design och installation.
4.3.1 Motor och styrenhet
Den motor som används som referens är en trefas borstlös AC servomotorer av modellen Baldor BSM50N-175AA [11]. En inbyggd resolver som ger positionsfeedback finns i motorn för att mäta vinklar.
Som styrenhet används Flex Drive-II som är en mångsidig servodrift med integrerad rörelsekontroll för både enkla och komplexa indexeringsprogram.
En enkel position eller hastighetstabell kan konfigureras från Windows. Flex Drive-II ger kontroll över både roterande och linjära motorer. Denna produkt är märkt som Baldor (en medlem i ABB-gruppen) [13]. Figur 18 visar driven och Baldor motorn.
27
Figur 18. Flex Drive-II och Baldor motor [11].
Styrenheten kommunicerar med den seriella kommunikationen RS232 [13]. Datorn kopplas till styrenheten via en USB-kabel. Det finns en konverterare mellan USB och RS232 kablar.
RS-232 får lätt problem med störningar därför används ett flertal olika filter för att filtrera utsignalen från sensor-chipet. De olika delsystemen är ihopkopplade enligt figur 19.
Laddar upp kod
Positionslopp USB RS232 Faser(U,V,W)
Figur 19. Visar installation design.
4.3.2 Utvecklingsmiljö
Programmet på styrenheten är skrivet i programmeringsspråket Mint (Motion Intelligence), vilket är en modifierad version av Basic. Mint är ett programmeringsspråk som är speciellt designat av Baldor för tillämpningar av rörelsestyrning [11]. Mint Workbench v5 [12]
används för att konfigurera och programmera motorn, i detta definieras de olika in- och utgångar som ska användas. Workbench används också för att ladda ner firmware till styrenhet (Baldor Flex drive) även fasa och sätta reglerparametrar för ström, hastighet och positionslopp. Driven kopplas med två kablar till motorn, en för resolver som ger
positionsfeedback och andra för tre faser.
Workbench
28 4.3.3 PC Användarinterface
En parameteridentifikation för systemet genomförs för att motorn ska kunna regleras med god noggrannhet. För detta ett PC användargränssnitt (figur 20) som har designats i utvecklingsmiljön Labview. Labview-applikationen skickar parametrar till styrenheten och läser position och moment. Det vill säga värdena på parametrar såsom absolut och relativ position, steglängd och vridmoment kan identifieras i applikationen. Dessa parametrar används i mätningar av sensorutgångar. Detta förenklar avsevärt loggning av data mellan PC:n och styrenheten.
I applikationen kan motorn nollställas och köras framåt och bakåt med en bestämd steglängd. Testmoment som är kopplad till motorn roterar med samma steglängd och positionen för testmomenten kan läsas av med en hög noggrannhet. Samtidigt kan
utgångarna på sensorchipet läsas av och registreras i ett Excel-ark för vidare beräkningar och analys.
Figur 20. Användargränssnitt till Utvecklingsmiljö.
29
5. Resultat och Analys
I detta kapitel presenteras testresultaten från de olika testfaserna tillsammans med en analys av resultatet. Alla testfaserna som beskrivs här utförs på protypen som innehåller två
sensorchip. Funktionstester samt tester som utförts på fixturen är inte inkluderat. En extern vinkelgivare används som referens. Grafer med index 1 representerar mätdata från chipet som ligger på övre delen av kretskortet och grafer med index 2 representerar mätdata från chipet som ligger på nedre delen av det. Grafer med rubriken’’Angle error [deg, mec]’’
representerar mekanisk vinkelavvikelsen vid körning av 360 grader (ett helvarv) framåt och 90 grader bakåt. Grafer med rubriken’’Angle error derivative’’ visar derivatan av
vinkelavvikelsen per grad i procent vilken är den "momentana noggrannheten".
5.1 Utsignaler från två sensorer
Denna testfas har genomförts för att jämföra sinus- och cosinusgrafer som erhålls från två sensorer. Jämförelse mellan utsignaler från två kanaler åskådliggör att de har samma mönster det betyder att två kanaler för utsignaler stämmer överens med varandra och inga stora avvikelser finns. Figur 21 visar utsignalen från övre sensorn.
Figur 21. Visar utsignaler från övre sensorn.
Figur 22 visar utsignalen från nedre sensorn.
0
KMZ60 cos1 [Volt] KMZ60 sin1 [Volt]
30
Figur 22. Visar utsignaler från nedre sensorn.
För en bättre översikt och jämförelse plottas båda utsignalerna i en graf. Differensen mellan två utsignaler beror antagligen på monteringstolerans och sensortolerans och kan korrigeras med ett gränsvärde på differensen. Figur 23 visar grafen för båda kanalerna.
Figur 23. Visar grafen för båda kanalerna.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
0 50 100 150 200 250 300 350 400
KMZ60 sin2, cos2
KMZ60 sin2 [Volt] KMZ60 cos2 [Volt]
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
sin-cos xy plot channel 1 and 2
31
5.2 Testresultat utan metallplåt
Systemet innehåller två sensorchip (KMZ60) och en 7 polpar magnet. Mekanisk
vinkelavvikelse representeras i grafer 1 och 2 för respektive sensorer vilken visar 1,5 graders noggrannhet som kan verka bra.
Grafer i figur 24 uppvisar mekanisk vinkelavvikelse för respektive sensorer.
Figur 24. Visar mekanisk vinkelavvikelsen för respektive sensorer.
Den "momentana noggrannheten" eller vinkelavvikelse för en gradändring (hastighetsfelet) får inte vara större än ± 0,15 grader per grad (± 15 % per grad) enligt projektets
kravspecifikation.
Grafer i figur 25 visar derivatan av vinkelavvikelsen (momentana noggrannhet) i procent för varje sensor. Som figurer uppvisar uppfyller sensorer kravspecifikationen utom en punkt som beror på fel mätdata.
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 1 [deg, mec]
-1,5
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 2 [deg, mec]
32
Figur 25. Visar derivatan av mekanisk avvikelse för respektive sensor.
5.3 Testresultat med metallplåt
Systemet innehåller två sensorchip (KMZ60), en 7 polpar magnet och en plåt (som ger friktionsmoment). Syfte med denna testfas är att förstå användningen av metallplåten i systemet och dess effekter på utsignalsekvensen.
Ett flertal parametrar kan påverka testresultatet, men detta skulle kunna ses som ett tecken på olämplig mekanisk koppling mellan axeln och referensmotorn.
Grafer i figur 26 och 27 visar vinkelavvikelse respektive derivatan av vinkelavvikelse från sensorer.
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error derivative 1 [%]
-20,%
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error derivative 2[%]
33
Figur 26. Visar mekanisk vinkelavvikelsen för respektive sensorer när plåten placeras i systemet.
-2
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 1 [deg, mec]
-2
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 2 [deg, mec]
-15%
Angle error derivative 1 [%]
34
Figur 27. Visar derivatan av mekanisk vinkelavvikelsen för respektive sensorer när plåten placeras i systemet.
Ett misstänkt scenario för felet är den mekaniska kopplingen mellan motorn och axeln. En fjädrande mjuk koppling används för att koppla axeln till referensgivaren. På grund av plåtens hystereseffekt vrider troligtvis axeln gentemot kopplingen vid körning i korta steg.
För att undvika dessa rotationer används en delbarkoppling som ger bättre mekanisk
koppling mellan axeln på motorn och axeln på konstruktionen. Figur 28 visar de två använda kopplingarna.
Figur 28. En delbar axelkoppling(vänster) och en GFS axelkoppling.
5.4 Testresultat med metallplåt och delbarkoppling
Den enda parametern som ändrades i den här testfasen var att använda en delbarkoppling istället för den fjädrande kopplingen. Det allra tydligaste felet som framträder vid körning bakåt antagligen beror på motorns tröghet när riktningen förändras.
Testresultatet visar svårigheter när man använder Baldormotorn med korta steg, trögheten förändras beroende på rörelsehastighet, längd, acceleration.
-15%
Angle error derivative 2[%]
35
Grafer i figur 29 och 30 visar dessa svårigheter när motorn körs med korta steg. De stora vinkelavvikelse förekommer vid körning bakåt med korta steg. Frånsett denna avvikelse uppfyller sensorer projektets kravspecifikation.
Figur 29. Visar mekanisk vinkelavvikelsen för respektive sensorer när plåten placeras i systemet och en delbarkoppling används.
-2
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 1 [deg, mec]
-1,5
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 2 [deg, mec]
-15%
Angle error derivative 1[%]
36
Figur 30. Visar derivatan av mekanisk vinkelavvikelsen för respektive sensorer när plåten placeras i systemet och en delbarkoppling används.
5.5 Testresultat när 360 grader plåt används
I den här testfasen används en helcirkel plåt som täcker 360 grader och sensorer placeras framför metallplåten.
Det är intressant i detta fall att urskilja metallplåtens effekt på nedre sensorn som ligger nära plåten, därför undersöks bara utsignalfrekvensen från den här sensorn.
Som grafer i figur 31 och 32 påvisar överstiger vinkelavvikelsen från den tillåtna gränsen i flera testpunkter. Detta beror på både mekanisk koppling och närvaro av plåten.
Figur 31. Visar mekanisk vinkelavvikelsen för nedre sensorn när 360 grader plåt används och chipet flyttades upp.
Angle error derivative 2[%]
-1,5-1 -0,50,51,52,5012
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 2 [deg, mec]
37
Figur 32. Visar derivatan av mekanisk vinkelavvikelsen för nedre sensorn när 360 grader plåt används och chipet flyttades upp.
5.6 Temperaturberoendet
Testfallet klargör sensorbeteende i olika temperaturer. Till test av temperaturberoendet används ett tempskåp som kan styras via en Labview-applikation. Med hänsyn till sensorns temperaturområde som ligger mellan -40°C till 150°C, har två testfaser genomförts i detta fall för att undersöka sensorbeteende vid kyltemperatur respektive högtemperatur.
5.6.1 Testresultat vid temperaturen -35°C
Temperaturförändringar gör att material förändrar form. När temperaturen minskas, krymper materialet i varierande grad beroende på deras längdutvidgningskoefficient.
Användning av en extern vinkelreferens medför att tre olika material med tre olika längdutvidgningskoefficienter tillämpas i testfaser. Alltså axel på referensmotorn, axel på prototypen och delbarkopplingen krymper i olika grad och detta bidrar till dåligt mekanisk koppling mellan dem.
Dessutom förändras motorns egenskaper mest troligt vid temperaturförändring, detta visar sig vid körning med korta steg. Figur 33 visar mekanisk vinkelavvikelsen i detta fall.
-15%
Angle error derivative 2 [%]
-1,5
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 1 [deg, mec]
38
Figur 33. Visar mekanisk vinkelavvikelsen för respektive sensorer vid temperaturen-35°C.
Figur 34 representerar derivatan av mekanisk vinkelavvikelsen vid temperaturen -35°C. Av grafen framgår det klart att mätresultatet är utanför kraven vid korta steg (en grad per steg).
Figur 34. Visar derivatan av mekanisk vinkelavvikelsen för respektive sensorer vid temperaturen -35°C.
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 2 [deg, mec]
-15%
Angle error derivative 1 [%]
-15%
Angle error derivative 2[%]
39 5.6.2 Testresultat vid temperaturen 70°C
När temperaturen ökar, utvidgas materialet men olika material utvidgar sig i olika grad beroende på deras längdutvidgningskoefficient. I detta fall grafen för sinus- och
cosinussignaler från två sensorer inkluderas i syfte att visa sensorbeteende vid temperaturökningen.
Figur 35 visar hur utsignaler är felaktiga i vissa punkter som påvisar att axeln vrider loss i kopplingen, vilken beror på deras olika utvidgnings grad.
Figur 35. Visar sinus- och cosinussignalerna för respektive sensorer vid temperaturen 70°C.
Figur 36 och 37 utvisar mekanisk och derivatan av vinkelavvikelse vid temperaturen 70°C.
Det framgår av grafer att kraven på vinkelavvikelsen överskrids på flera testpunkter. Detta beror på inte bara motorn egenskaper i hög temperatur utan också olikhet på materialet utvidgningsfaktor.
KMZ60 cos1 [Volt] KMZ60 sin1 [Volt]
0
KMZ60 sin2 [Volt] KMZ60 cos2 [Volt]
40
Figur 36. Visar mekanisk vinkelavvikelsen för respektive sensorer vid temperaturen 70°C.
-1,5
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 1 [deg, mec]
-1,5
Angle error [mec deg]
Angle [mec deg]
Angle error 2 [deg, mec]
-15%
Angle error derivative 1[%]
41
Figur 37. Visar derivatan av mekanisk vinkelavvikelsen för respektive sensorer vid temperaturen 70°C.
-15%
-10%
-5%
0%
5%
10%
15%
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Angle error derivative
Angle [mec deg]
Angle error derivative 2[%]
42
6. Sammanfattning
Detta kapitel presenterar en slutlig bedömning om modellen och prototypen baserade på tester. Slutdelen tittar på framtida arbete, som beskriver hur man kan fortsätta härifrån och arbeta med ett sensorbaserade system.
Som ett första steg rekommenderades formella krav på systemet, helst noggrannhet,
upplösning, säkerhet och prestanda, vilket testades på fixturen innan prototypen tillverkas.
Varje komponent valdes utifrån deras individuella egenskaper och beskrevs hur den valda komponenterna arbetar på en detaljerad nivå och hur de ska fungera i systemet.
Respektive komponenter testades och analyserades enligt kravspecifikationen för att bekräfta hur bra de fungerar i systemet samt för vidare utveckling av prototypen.
Nästa steg enligt metoden är att skapa en systemöversikt, detta används för att förstå hur alla komponenter är sammankopplade och därmed hur systemet fungerar.
Funktionstester som kördes på fixturen, med hjälp av den grundläggande inställningen, visar att prestandakravet för varje komponent uppfylldes. Resultaten baserade på
verifieringstester visar att det är viktigt att ha en bättre mekanisk koppling mellan drivdon och enhet. Det betyder att när mekaniska kopplingen förbättras blir vinkelavvikelsen mer försumbar, testresultatet på en äldre version av produkten bekräftar detta påståendet.
Temperaturtester visar att systemet uppfyller projektets kravspecifikation vid
rumstemperatur men det uppkommer stora vinkelavvikelser vid temperaturförändring framför allt vid körning med korta steg.
rumstemperatur men det uppkommer stora vinkelavvikelser vid temperaturförändring framför allt vid körning med korta steg.