Opiskelija bloggaa: ”Sähkömoottorit, suotta laiminlyöty aihe”

25.3.2019 - 3 minuuttia read

Olen ”aina” halunnut olla sisällön tuottaja. Jo lapsena arvostin tietokirjoja äärettömän paljon, ilman ylärajaa. Pahoin pelkään, ettei minusta kuitenkaan kehkeydy varsinaista kirjailijaa.

Internet on alentanut tavallisen karvalakkikansan kynnystä julkaista tekstejään, joten minäkin voin suoltaa tajunnan virtaani julkisuuteen, mutta en suinkaan kuvittele, ettäkö pystyisin siten ansaitsemaan elantoni.

Paras tekninen saavutukseni toistaiseksi on pienten sähkömoottoreiden mikrokontrolleri -ohjauksen demo-salkku. Sen on määrä kulkea mukanani ja tarjota kohteessa mahdollisuus nopeisiin käytännön demonstraatioihin, kunhan on tarjolla verkkovirtaa ja HDMI-liitäntäinen videoprojektori.

Ajatus sähkömoottoreiden ohjauksesta mikrokontrollerilla sikisi kurssilla ”Sulautetut järjestelmät”, jossa tutustuimme mm. Arduino Uno -mikrokontrollerikorttiin (revisio 3) sekä tehokkaaseen yleiskäyttöiseen Raspberry Pi 3 -korttimikrotietokoneeseen, jossa on käyttöjärjestelmänä sulautettu Linux (tosin nimellä Raspbian). Käytän demo-salkkua kurssin opintopäiväkirjan edellyttämänä rakenteluprojektina.

Image by MustangJoe from Pixabay

Aion hyödyntää sähkömoottoreiden demo-salkkua tutkinnossa pakollisen kurssin ”English Communicative Skills” oppitunnin pitämisessä, parini Ilpon kanssa. Raspberryn esitysgrafiikkaohjelman avulla voi esittää ”kalvosulkeiset” luokan videoprojektorilla ja sen kautta voi ohjelmoida Arduino Uno -kortteja, jotka ohjaavat moottoreiden tarvitsemia ajopiirejä. Pienetkin sähkömoottorit vaativat niin paljon sähkövirtaa, ettei mikrokontrolleri pysty niitä suoraan ajamaan, vaan väliin tarvitaan vahvistin.

Ajatuksena on esitellä mm. pienen DC-moottorin (tavallinen pienjännitteellä toimiva tasavirtamoottori) PWM-ohjausta (Pulse Width Modulation). Arduino Uno tuottaa pulssit, joiden taajuus on 490 Hz ja pulssien tehollisen osan leveyttä voi säätää välillä 0 … 100%. Näin säädetään jännitteen keskimääräistä arvoa. Moottori ei ehdi pysähtyä sen noin yhden millisekunnin aikana, jonka se on ilman käyttöjännitettä.

Valaisevathan loisteputketkin mielestämme varsin tasaisesti, vaikka oikeasti ne välähtävät 50 Hz verkkojännitteellä 100 kertaa joka sekunti. Ihmisen maailma on melko hidas verrattuna sähköiseen maailmaan.

Aion myös esitellä erästä pientä unipolaarista askelmoottoria sekä paria servoa. Askelmoottoria ajetaan rinnakkaisiin käämeihin tulevilla sykronoiduilla pulsseilla. Unipolaarinen stepperi on sikäli helpompi kuin tehokkaampi bipolaarinen, että virran polariteettia ei tarvitse vaihtaa.

Koneinsinöörinä on häpeillen tunnustettava, että demon mekaniikka on aivan lapsellista. Hyvä mekaniikka ei ole ollenkaan helppo rakentaa yksinkertaisin välinein. Toivottavasti kokonaisuus tulee silti olemaan havainnollinen. Saatan tuntea itseni jopa eräänlaiseksi köyhän miehen tietokirjailijaksi englanninkielistä esitystä pitäessäni. Olen siis nyt 60-vuotiaana urani huipulla!

 

Vesa Petäys