Fakulta elektrotechnická katedra měření

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ Fakulta elektrotechnická katedra měření

DIPLOMOVÁ PRÁCE

2008

PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory www.fineprint.cz

ONDŘEJ FIBICH


ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ Fakulta elektrotechnická katedra měření

Počítačový model a řízení modelářského turbínového motoru

květen 2008

Diplomant:

Ondřej Fibich

Vedoucí práce:

Ing.Pavel Pačes


Prohlášení:

Prohlašuji, že jsem svou práci diplomovou práci vypracoval samostatně a použil jsem pouze podklady (literaturu, projekty, SW atd.) uvedené v příloze seznamu. Nemám závažné důvody proti použití tohoto díla ve smyslu paragrafu 60 Zákona č.121/2000Sb ., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a změně některých zákonů (autorský zákon).

V Praze dne………………

ii


……………………….

Rád bych využil této možnosti a poděkoval všem co mě podpořili při studiu na vysoké škole, tedy v prvé řadě své matce Ing. Svatavě Fibichové, která mi poskytla nejen materiální a morální podporu, ale navíc přečetla vše co jsem napsal do své diplomové práce. Dále bych rád poděkoval Ing. Pavlu Jelínkovi a Ing. Janu Kudrnovi za jejich cenné rady a za trpělivost s mojí osobou. Na závěr chci poděkovat vedoucímu své diplomové práce Ing. Pavlu Pačesovi, který mě naučil důležitou věc do života, že vše je možné realizovat lépe.

iii


Anotace: Cílem diplomové práce bylo odhalení chyb v návrhu řídící jednotky pro modelářský turbínový motor, navržení způsobu opravy a realizace nové jednotky s implementací oprav nalezených závad. Jednotka snímá nejdůležitější motorové veličiny, otáčky motoru a teplotu výstupních plynů. Jednotka bude umožňovat změnu regulačních algoritmů pro řízení tahu motoru. Další částí realizace je navržení matematického modelu turbínového motoru. Pomocí tohoto modelu a řídící jednotky bude sestavena měřící úloha, která bude umožňovat vizualizaci řízení. Matematický model bude realizován v PC a bude komunikovat s řídící jednotkou, jako náhrada za měřené veličiny poslouží dva generátory frekvence, kterými budou simulovány otáčky a páčka plynu, zdroj napětí, kterým bude simulována teplota výstupních plynů a čítač k měření akční veličiny regulátoru. Všechny tyto přístroje budou ovládány přes rozhranní GPIB.

Anotation: The main aim of this diploma thesis was to find mistakes in the control unit´s project of a model jet engine, projection of the form of reparation and realization of the new unit with implementation of founded mistakes repairs. The unit measures the most important engine parameteres, that are rotor revolutions and exhaust gas temperature. The unit will allow to change regulation algorithms for controlling propulsion of engine. The other part of realization is to project mathematical model of turbojet engine.A measuring system will be made using this model and control unit , which will allow to visualize controlling. Mathematical model will be realised in PC and will communicate with the control unit, as a substitution for measured parameteres the two generators of frequency will be used , through which revolutions and throttle kontrol, voltage supply will be simulated, which will simulate exhaust gas temperature and counter to a measure actuating signal regulator. All devices will be controlled through the interface GPIB.

iv


OBSAH 1

Úvod ............................................................................................................................................ 1

2

Teoretický rozbor ......................................................................................................................... 3 Řízení motoru ................................................................................................................................... 4 Turbínový motor............................................................................................................................... 5 Modelářský turbínový motor............................................................................................................. 6 Jednotlivé režimy chodu modelářského turbínového motoru ............................................................ 7

3

2.1.1

Start modelářského turbínového motoru...................................................................... 7

2.1.2

Letový režim.................................................................................................................. 7

2.1.3

Vypnutí motoru............................................................................................................. 8

Ovládání RC modelů..................................................................................................................... 8 Rozdělení souprav pro řízení RC modelů .......................................................................................... 9 Pulzně šířková modulace PWM ...................................................................................................... 11 Modelářské regulátory.................................................................................................................... 12 Napájení modelů ............................................................................................................................ 13

4

Regulace..................................................................................................................................... 14 Regulátory pro řízení turbínového motoru...................................................................................... 14

5

Měřené veličiny.......................................................................................................................... 16 Teplota výstupních plynů................................................................................................................ 16 5.1.1

Měření teploty výstupních plynů ................................................................................ 17

5.1.2

Obvody pro měření na termočláncích......................................................................... 19

Otáčky ............................................................................................................................................ 21 5.1.3

Systém s indikací magnetoindukčního převodníku .................................................... 22

5.1.4

Systém s impulsním snímačem otáček ........................................................................ 23

5.1.5

Optický snímač pro měření otáček ............................................................................. 24

Závislost mezi teplotou výstupních plynů a otáčkami ...................................................................... 24 6

Akční veličiny ............................................................................................................................ 26 Startér............................................................................................................................................. 26 Žhavící svíčka................................................................................................................................. 27

v


Palivové čerpadlo............................................................................................................................ 27 7

Analýza navržené jednotky ......................................................................................................... 28 Kontrola správnosti návrhu plošného spoje .................................................................................... 29 Ověření správnosti zapojení schématu ............................................................................................ 30 Analýza návrhu systému................................................................................................................. 30 Ověření funkčnosti procesoru na pájivém poli................................................................................ 31

8

Realizace nové jednotky.............................................................................................................. 33 Napájecí část obvodu ...................................................................................................................... 33 8.1.1

Spínaný zdroj MC33063A........................................................................................... 33

8.1.2

Lineární stabilizátor TLE4266.................................................................................... 34

8.1.3

Obvod pro realizaci záporného napětí........................................................................ 35

8.1.4

Detailní popis zapojení obvodu napájení .................................................................... 36

Změna obvodu pro sériovou komunikace RS-232........................................................................... 38 Změny paměti ................................................................................................................................. 38 Obvod pro měření teploty z termočlánků......................................................................................... 39 9

Realizace Matematického modelu turbíny ................................................................................... 40 PID regulátory................................................................................................................................ 40 9.1.1

Proporcionální regulátor............................................................................................. 40

9.1.2

Proporcionálně-derivační regulátor............................................................................ 40

9.1.3

Proporcionálně-integrační regulátor .......................................................................... 41

9.1.4

Proporcionálně integračně-derivační regulátor.......................................................... 41

Metody přibližné diskretizace.......................................................................................................... 42 Matematické vyjádření teploty výstupních plynů............................................................................. 45 Návrh regulátorů............................................................................................................................ 46 9.1.5

P-regulátor .................................................................................................................. 47

9.1.6

PD-regulátor................................................................................................................ 48

9.1.7

PI-regulátor ................................................................................................................. 49

9.1.8

PID-regulátor .............................................................................................................. 50

9.1.9

Porovnání navržených regulátorů .............................................................................. 51

Možnost změny regulačních parametrů .......................................................................................... 52 10

Realizace Softwaru ..................................................................................................................... 53 Realizace Softwaru pro mikrokontrolér .......................................................................................... 53

vi


10.1.1

Popis modulu Main.c .............................................................................................. 55

10.1.2

Popis modulu Kom.c............................................................................................... 55

10.1.3

Popis modulu mereni.c ........................................................................................... 56

Realizace softwaru pro PC.............................................................................................................. 58 11

Schéma měřící úlohy................................................................................................................... 60

12

Závěr .......................................................................................................................................... 61

Příloha A ............................................................................................................................................. 63 OBRÁZKY...................................................................................................................................... 63 Příloha B ............................................................................................................................................. 64 TABULKY:..................................................................................................................................... 64 Literatura............................................................................................................................................. 64

vii


1 Úvod Letecké motory jsou dnes řízeny prostřednictvím systému pro automatické řízení tahu motoru s úplnou autoritou. Úplnou autoritou je rozuměno to, že jiný systém ani pilot nemají pravomoc k odpojení tohoto systému. Tím je částečně omezena autorita pilota. Tento systém řízení motoru se nazývá FADEC (Full Authority Digital Electronic Control), neboli v překladu „plně automatický číslicový systém“. Prvně byl tento systém použit již v 60.letech dvacátého století na motoru Rolls-Royce Olympus 593, který byl používán v letadlech Concord. Podnětem pro vývoj tohoto systému byla snaha dosáhnout co nejlepší účinnosti motoru za daných podmínek. Systém pro svoji činnost využívá naměřené výstupní veličiny motoru a požadavky pilota na letový režim. FADEC podle naměřených veličin a s ohledem na předem definovaná omezení reguluje chod motoru. Typické omezení jsou např. maximální otáčky, stanovené výrobcem motoru. Pomocí omezení je nastavena pracovní oblast, ve které je motor využíván. Daná omezení nemusejí být zapříčiněna výkonnostními parametry motoru, ale například parametry draku letadla, nebo letovou obálkou. FADEC řídí výkon motoru např. pomocí přísunu paliva do motoru, nebo změnou teploty hnacích plynů pomocí měnící se geometrie lopatek kompresoru. Dnes se systémy pro automatické řízení tahu motoru neomezují pouze na ochranu motoru, ale obsahují výkonnostní charakteristiky celého letadla. Primární funkcí systému však zůstává ochrana motoru před přetížením, nebo dokonce před případným zničením. Systém je využíván i pro svůj vliv na ekonomiku letu. Umožňuje nastavení takového motorového režimu, který zajišťuje nejnižší možnou spotřebu paliva a minimální opotřebení mechanických částí motoru. Systémem je tak zajišťována delší životnost motoru. Letecké turbínové motory se umísťují na křídla a do trupů letadel. Jejich zástavbový prostor je rozdělený z hlediska teplotního namáhání motoru a případného požáru na požární zóny. Obrázek 1 představuje umístění FADECU na proudovém motoru. FADEC se dnes neomezuje na použití pouze u letadel, ale podobné systémy, i když ne tak sofistikované, se používají i u automobilů, např. Citroen C5 má systém omezující otáčky motoru v případě přímo související poruchy.

1


Obrázek 1 Turbínový motor Pratt & Whitney F100

2


2 Teoretický rozbor Úkolem této práce bylo analyzovat řídící jednotku navrženou pro modelářský turbínový motor, která byla realizována v rámci diplomové práce pana Juříčka. Výslednou analýzu využít k opravě jednotky, a v případně nutnosti navrhnout jednotku úplně novou. Následným cílem práce bylo s takto realizovanou řídící jednotkou sestavit měřící úlohu. Činnost turbínového motoru bude simulována pomocí matematického modelu, jehož vstupní parametry budou pomocí software pro PC přeneseny do řídící jednotky. Další částí práce je realizace software pro PC, který bude umožňovat změnu regulačních parametrů a vizualizovat vliv regulace na matematický model. Výstupní veličiny motoru budou simulovány pomocí přístrojů ovládaných po sběrnici GPIB. Systém FADEC bude měřit dva výstupní parametry motoru, otáčky a teplotu výstupních plynů. Akční veličinou systému bude PWM signál z mikroprocesoru, kterým je v reálném systému řízen výkon čerpadla, tato výstupní veličina bude rovněž měřena přístrojem ovládaným po GPIB sběrnici. Obrázek 2 zobrazuje schéma úlohy.

Obrázek 2-Schéma simulační úlohy

3


Řízení motoru Pro různé režimy letu, např. přistání nebo optimální let s minimální spotřebou paliva jsou potřeba různé výkony motoru. Požadavek na výkon motoru je závislý na tom, kde se letadlo nachází na vztlakové čáře. Vztlaková čára reprezentuje vztah mezi součinitelem vztlaku cy (někdy také značeným cl) a součinitelem odporu cx (někdy také značeném cd) v závislosti na úhlu náběhu α. Dvoje značení je zapříčiněno evropským potažmo ruským a americkým značením. Obrázek 3 zobrazuje závislosti polohy letadla na vztlakové čáře při jednotlivých režimech letu.

Obrázek 3 Vztlaková čára

Celkový výkon turbínových motorů je většinou výrobců udáván jednotkou síly [kN], ale u modelářských motorů je výrobci uvádějí Tah [kg] případně v [lb]. Lepší srovnání poskytuje přepočet výkonu motoru na procenta, pro jednotlivé režimy letu: •

Maximální trvalý režim letu (100%).

•

Maximální vzletový režim, tedy start (115%) omezený na 5 min chodu motoru.

4


•

Cestovní ekonomický režim (68%) - minimální spotřeba paliva.

•

Letový volnoběh (20%).

•

Pozemní volnoběh (5%).

•

Režim zvýšeného vztlakového výkonu (122%) omezený na dobou chodu 2,5 minut, nastává v případě výpadku jednoho ze dvou motorů.

Zvýšení maximálního režim letu (108%) omezené dobou chodu 60minut. Tyto hodnoty procentuálního rozdělení jsou uváděny u motoru Rolls & Royce – Turbomeca RTM 322-01 viz [4]. U turbínových motorů, které jsou vybaveny obracečem tahu, lze využít zpětný tah motoru při přistání. Tento princip byl využíván např. u letadla Concord nebo Boeing 737, kdy je během přistání výkon po omezenou dobu zvýšený.

Turbínový motor Základní typ turbínového motoru se nazývá

turbokompresorový, turbojet, nebo

jednoproudový, pracuje na principu Newtonova zákona o akci a reakci. Tah způsobují spaliny vystupující z motoru, které působí opačnou silou na motor, který tím ženou vpřed.

Obrázek 4 PV diagram turbínového motoru

Obrázek 4 popisuje jednotlivé fáze pracovního cyklu turbínového motoru, dále jsou v textu jednotlivé činnosti motoru v souvislosti PV diagramem vyznačeny kurzívou. 5


V přední části se nachází vstupní ústrojí do kterého proudí vzduch, ten je dále nasáván kompresorem. V kompresoru dochází ke stlačování, tím je způsoben růst teploty nasátého vzduchu.. Z kompresoru je takto stlačený a zahřátý vzduch přiveden do spalovací komory, kde je do vzduchu vstříknuto palivo. Zažehnutím směsi dochází ke vzniku tepelné energie. Horké plyny, které se uvolní pak, proudí ze spalovací komory do zadní části motoru, kde je umístěna turbína. Rychle proudící plyny předávají část své energie turbíně, která přes hřídel vedoucí podélnou osou, pohání kompresor. Protože tlak za turbínou je ještě vysoký, tak jsou plyny svedeny do výstupní trysky, tou je převedena tlaková energie na energii kinetickou. Horké plyny, které rychle vystupují z trysky, způsobují vlastní tah motoru.

Modelářský turbínový motor Princip činnosti modelářské turbíny je velmi podobný turbíně pro skutečná letadla. Primární proud vzduchu je přiveden vstupním otvorem do radiálního kompresoru. V kompresoru dochází ke stlačení vzduchu na požadovanou hodnotu tlaku, většinou okolo 100kPa [7]. Vzduch poté putuje do lopatkového difuzoru, ten slouží ke stlačení, zpomalení a usměrnění proudu vzduchu. Dále je vystupující vzduch

z difuzoru

přiveden do spalovací komory, ta je tvořena pláštěm motoru a děrovaným plamencem. Plamenec je zařízení sloužící ke zvětšení výhřevné plochy spalovací komory a k ochraně vnitřního pláště před přímím hořením. Vzduch se nyní dělí na dvě části, primární proud, jež tvoří cca.30% celkového hmotnostního toku vzduchu, je použit pro spalování paliva, sekundární proud tvořící většinu hmotnostního toku je využíván pro chlazení. V přední části plamence dochází k míchání paliva z palivových trysek s primárním proudem vzduchu, zažehnutím směsi dochází ke vzniku tepelné energie při teplotě cca 2000°C. Do zadní části plamence je přiváděn sekundární proud vzduchu, který se nezúčastňuje hoření, ale je využit pro chlazení spalovací komory a horkých spalin. Takto jsou spaliny ochlazeny na teplotu cca 800°C, proud těchto spaliny, roztáčí turbínu, která přes hřídel pohání radiální kompresor. Spaliny za turbínou jsou svedeny do výstupní trysky, tyto spaliny dosahující teploty 500-650°C mají dostatek energie k vyvození tahu. Protože modelářská turbína má mnohem menší rozměry než turbína pro skutečná letadla musí se zvýšit provozní otáčky, ty se pohybují okolo 100 tisíc za minutu. 6


Jednotlivé režimy chodu modelářského turbínového motoru Tato kapitola obsahuje popis jednotlivých režimů chodu modelářského turbínového motoru, jedná se o start, let a vypnutí motoru.

2.1.1 Start modelářského turbínového motoru Startovací proces je rozdělen do několika po sobě následujících částí, přičemž by některá část nebyla správně provedena, musí dojít k okamžitému odstavení turbíny. Nejprve je nutné roztočit motor pomocí startéru (někdy nazývaného „spouštěč“) na 1500-3000 ot/min. Uvedené rozmezí je přibližné, neboť jeho hodnoty jsou závislé na typu, výkonu a velikosti modelářského turbínového motoru. Poté co je dosaženo těchto otáček, je do spalovací komory přivedena směs propan-butanu a zároveň je zapálena žhavící svíčka. Po celou dobu startovacího procesu je měřena teplota výstupních plynů, v okamžiku kdy teplota výstupních plynů dosáhne teplota cca 500°C, bylo ve spalovací komoře dosaženo potřebné hodnoty teploty, dojde k vypnutí svíčky a k uzavření přívodu propan-butanu. Otáčky motoru jsou zvýšeny pomocí startéru a dojde k otevření ventilu paliva. Zároveň nastane spuštění čerpadla, které přivádí do spalovací komory palivo. Otáčky startéru jsou nastaveny tak, aby se co nejvíce blížily volnoběžným otáčkám turbíny, ty se pohybují okolo 30 000ot/min, proto jsou otáčky startéru zvýšeny na své maximum. Průtok čerpadla bude rovněž nastaven tak, aby bylo dosaženo volnoběžných otáček. V okamžiku uvedení motoru do volnoběžných otáček dochází k odpojení startéru od turbíny, která se nyní nachází ve volnoběžných otáčkách.

2.1.2 Letový režim Chod motoru je řízen pomocí změny výchylky plynové páčky. Přívod paliva do spalovací komory je přímo úměrný výchylce plynové páčky. Čerpadlo je řízeno pomocí PWM modulace, jejíž střední hodnota nabývá hodnot 0-2.5V. Regulace přísunu paliva musí být plynulá, při prudkém vstříknutí většího množství paliva hrozí vyšlehnutí plamenů z turbíny. Při příliš pomalém přísunu paliva naopak může dojít k zhasnutí motoru, což je za letu velmi nežádoucí efekt.

7


2.1.3 Vypnutí motoru

Nejdříve musí být motor uveden do volnoběžných otáček nastavením polohy plynové páčky. Ve volnoběžných otáčkách musí setrvat určitou dobu kvůli chlazení. Po uplynutí této doby bude vypnut přívod paliva do spalovací komory. K motoru bude připojen startér a pomocí něho se postupně snižují otáčky, tím dojde k chlazení jednotlivých částí motoru. Zároveň jsou pomocí startéru vyfoukány zbytky palivových plynů ze spalovací komory. Po dosažení předem definovaného minima je startér vypnut

a otáčky

samovolně klesnou k nule a dojde tak k zastavení motoru.

3 Ovládání RC modelů Obrázek 5 popisuje základní princip rádiového řízení (Radio Control) leteckého modelu

Obrázek 5 Schéma řízení RC modelu

8


Pilot pomocí kniplů (řídících páček) umístěných na vysílači ovládá směrovku, výškovku, křidélka, přípust motoru a další řídící prvky. Na Obrázek 6 je zobrazen řídící panel RC modelu. Modely je možné řídit na hranici dohlednosti, ovšem vysílače mají většinou delší dosah (běžně 1-1.5km). Poloha, ve které se nacházejí řídící páčky, je v pravidelných intervalech zaznamenána, zakódována a následně přenesena pomocí rádiového signálu do přijímače umístěného v modelu. V přijímači je poloha dekódována a signál je přenesen do servomotoru (serva). Servomotor nastaví výstupní páčku do polohy, která odpovídá poloze na vysílači. Dojde k posunu táhla, pomocí něhož je přenášen pohyb páčky servomotoru na páčku kormidla. Tímto způsobem se kormidlo vychýlí do polohy, která odpovídá poloze řídící páčky na vysílači.

Obrázek 6 Dálkový ovladač pro řízení leteckých modelů

Rozdělení souprav pro řízení RC modelů V leteckém modelářství jsou využívány dva základní principy řízení RC modelů, jedná se o neproporcionální a proporcionální řízení. 9


Neproporcionální řízení je dnes již zastaralé a v modelářství není příliš používáno. Velikost výchylky odpovídá celkové době vysílání řídícího impulsu, např. pokud bude po modelu požadován maximální výkon, bude záležet na době, po jakou bude páčka vychýlena, a ne na velikosti výchylky. U proporcionálního řízení je tomu přesně naopak, tedy pokud je požadována maximální výchylka musí být páčka v maximální poloze. Přesněji: proporcionální je takový kanál, kde výchylka na servomotoru je přímo úměrná výchylce vysílače [13]. Tento druh řízení je v současné době nejrozšířenějším způsobem řízení leteckých modelů. Pro ovládání modelů je českým telekomunikačním úřadem vyhrazeno pásmo kanálů v rozsahu 35-35.5910MHz. Pro správnou funkci dálkového ovládání je nutné aby vysílač a přijímač pracovaly ve stejném kmitočtovém pásmu a na stejném kanále. U některých RC modelů lze použitý kanál nastavit pomocí vyměnitelných krystalů, které se využívají v případě setkání dvou a více RC-modelů, aby nedošlo k vzájemnému ovlivnění řízení. U modernějších modelů se využívá takzvané kmitočtové syntézy, kdy je příslušný kanál volen pomocí menu. Dalším důležitým faktorem je počet kanálů na ovládacím panelu. Počtem těchto kanálů je myšleno, kolik povelů je schopna souprava vydávat, jeden povel odpovídá jednomu kanálu. Pro řízení běžného modelu letadla stačí 6 kanálový vysílač. Pro modulaci signálu se používají amplitudová a frekvenční modulace. Amplitudová modulace je náchylnější na elektromagnetické rušení. Dále se u RC-modelů používá PPM a PCM modulace. Obrázek 6 představuje dálkový ovládací panel pro piloty RC modelů. Povely z jednotlivých páček jsou seřazeny za sebe a výsledný signál je odeslán jako sled jednotlivých signálů. Signál je odeslán s frekvencí 50Hz z vysílače na přijímač umístěný v modelu. Jako první signály se umísťují ty nejdůležitější, jako jsou poloha směrovky a výškovky. Čím větší je délka signálu, tím se zvyšuje pravděpodobnost rušení signálu. První část signálu má pak vyšší pravděpodobnost, že bude správně přenesena [12]. Některé servomechanismy na občasné rušení signálu nereagují a udržují předcházející pozici. U jiných dochází k trhavému pohybu, při kterém může dojít k úplnému vychýlení nebo poškození servomechanismu.

10


Obrázek 7 Příklad PPM modulace

V případě PCM (Pulse Code Modulation), jsou povely z jednotlivých páček přečteny a zakódovány do číselného formátu, pak je z tohoto formátu vytvořen balík dat pro přenos. Přenášejí se binární data a každý balík je opatřen kontrolními bity. Tento přenos je analogický s přenosem dat pomocí modemu. Pokud je některý balík dat poškozen, je toto poškození přijímačem identifikováno a poškozený balík je ignorován. Systém pak čeká na první nepoškozený balík dat. Nevýhoda tohoto systému spočívá v takzvaném digitálním efektu [11]. Vše se jeví dlouhou dobu v pořádku a najednou celý systém vypoví službu. Přijímače pracující na principu PCM jsou většinou vybaveny funkcí FailSafe, ta určuje k čemu má dojít po uplynutí stanovené doby, kdy nejsou přijaty nepoškozená data. Existují dva způsoby, podle nichž se funkce FailSafe řídí, buďto udržovat model v pozici, která byla určena posledními platnými daty, nebo je stažen plyn a jsou vysunuty vzdušné brzdy. Výhody a nevýhody obou režimů jak PPM, tak PCM jsou častým tématem diskuze na modelářských webech. Oba dva systémy mají své nesporné výhody a nevýhody a není úkolem této práce určit, který systém je pro modelářské lítání výhodnější. Obrázek 7 zobrazuje příklad PPM modulace.

Pulzně šířková modulace PWM K řízení výkonových prvků, tedy servomotorů se používají regulátory, které převádějí řídící signál na výkonový. Jako řídící signál je většinou používána PWM modulace. Obrázek 8 zobrazuje průběh (Pulse-Width Modulation, neboli v překladu pulsně šířkové 11


modulace ). Jedná se o řízení využívající změny šířky obdélníkového impulzu, kdy frekvence signálu zůstává stejná. Jako základní zapojení obvodu je používán generátor pilových impulsů a komparátor. Např. pomocí potenciometru je nastaveno požadované napětí, to je pak komparátorem porovnáno s napětím na pile a výstupem jsou obdélníkové pulzy.

Obrázek 8 PWM

Modelářské regulátory Regulátory jsou děleny na dvě základní skupiny, a to jednosměrné a obousměrné, dále pak podle typu motoru na stejnosměrné a střídavé. Obousměrné regulátory umožňují řízení zpětného chodu motoru. Modelářský turbínový motor by musel být vybaven obracečem tahu, který usměrňuje proud spalin vyvozujících tah motoru. S takto vybaveným modelářským turbínovým motorem je možné použít zpětný tah motoru pro brzdění. Teorie podobnosti stanovuje existenci takovéhoto modelu, ale jen čistě teoretickou. Praktický model nemusel být doposud realizován z důvodů přílišné složitosti, případně pro neúnosně vysoké ekonomické náklady. Přesto však nemůže být praktická existence takto sofistikované turbíny vyloučena. U většiny modelářských turbínových motorů jsou používány jednosměrné regulátory. Jedná se o zařízení, která převádějí

12


Napájení modelů U RC modelů musí být vyřešen způsob napájení jednotlivých elektrických zařízení, které jsou umístěny na palubě modelu letadla. Napájení musí být řešeno pro přijímač, obvod pro řízení motoru, regulátory, startér, servomechanismy a servomotory. Všechny tyto obvody mohou být napájeny buďto z jednoho zdroje, nebo z více různých zdrojů. Pokud bude rozhodnuto napájet obvod z jednoho zdroje, je výhodné použít obvod BEC (Battery Elimination Circuit). Obrázek 9 představuje zapojení s BEC obvodem. Tento obvod umožňuje napájení přijímače, regulátorů, startéru, servomechanismů a servomotorů z pohonné jednotky elektroletu. Touto jednotkou je myšlen akumulátor, který je používán jako zdroj pohonu pro elektrický motor. U turbínových motorů je zdrojem pohonu turbína, lze tedy použít akumulátor s nižší kapacitou a obvod BEC využít pouze pro napájení řídících a výkonových obvodů. Použití obvodu BEC se jeví velmi výhodným, na vše stačí pouze jeden zdroj. Výrobci však nedoporučují k obvodu BEC připojovat více než tři servomotory, protože nadměrný odběr proudu by mohl obvod poškodit. Dále pak někteří výrobci regulátorů, vyrábějí regulátory s optickým oddělením vstupů a výstupů, tyto regulátory nemohou být připojeny k obvodu BEC např.JETI SPIN [11].

Obrázek 9 Napájení modelu letadla s využitím obvodu BEC

Obrázek 10 reprezentuje druhý způsob, který je založen na napájení z více různých zdrojů, výhodou je možnost použití libovolného počtu servomotorů. Další výhodou tohoto zapojení je oddělení jednotlivých funkčních částí modelu, kdy je model částečně říditelný i při nefunkčnosti akumulátoru pro regulátor motoru. Mezi nevýhody tohoto řešení patří zvyšující se hmotnost, kterou musí model nést. 13


Obrázek 10 Napájení modelu letadla bez obvodu BEC

4 Regulace Regulace je řízená změna velikosti fyzikální veličiny např. otáček, teploty atd. Regulace je většinou realizována pomocí zpětné vazby, která nám na základě naměřených výstupních hodnot sděluje informace o regulační odchylce. Regulační odchylka je hodnota, která stanovuje, o kolik se liší aktuální naměřená výstupní hodnota od hodnoty požadované. Požadované hodnoty je pak dosaženo změnou regulačního zásahu.

Regulátory pro řízení turbínového motoru Regulační systém je zařízení, které umožňuje řídit výkon motoru a tah propulsního systému na základě požadavků pilota. Nejjednodušeji je dosaženo změny výkonu změnou množství paliva vstříknutého do spalovací komory. Při plném výkonu je dodáváno do spalovací komory maximální množství paliva. Snižování výkonu je realizováno škrtícím ventilem, který je ovládán plynovou pákou pilota. Tah turbínového motoru je možné sledovat pomocí dvou výstupních parametrů, a to otáček a teploty výstupních plynů. Teplotu výstupních plynů je možné regulovat změnou geometrie průtočné cesty viz [4]. Dosáhnout změny geometrie je možné pomocí změny úhlu natočení lopatek turbíny. Pokud má motor pevnou geometrii, není možné takto regulovat teplotu spalin. Modelářské turbínové motory jsou realizovány pouze s pevnou geometrií průtočné cesty. Z tohoto důvodu nelze u těchto modelů regulovat výkon změnou teploty výstupních plynů. Je možné regulovat pouze otáčky a to množstvím paliva vstříknutým do spalovací komory. Jsou dva základní systémy této regulace. 14


Obrázek 11 zobrazuje „regulaci podle funkčního vztahu“. Tento druh regulace neobsahuje zpětnou vazbu a nevyužívá tudíž regulační odchylku, tím značně klesá přesnost této metody regulování. Při této regulaci může dojít k překročení maximálních povolených otáček, toto překročení snižuje dobu bezporuchové provozuschopnosti motoru, případně může motor trvale poškodit.

Obrázek 11 Regulace podle funkčního vztahu

Nepřesnost zmíněné metody regulace odstraňuje druhý regulační systém, který využívá zpětnou vazbu pro stanovení regulační odchylky. Obrázek 12 popisuje tento systém, který s vysokou přesností řídí otáčky motoru podle nastavení výchylky plynové páky.

15


Obrázek 12 Regulace se zpětnou vazbou

5 Měřené veličiny Na turbínových motorech používaných např. pro dopravní letadla jsou snímány stovky veličin. Nejdůležitější snímané veličiny se nazývají primární, mají přímou souvislost s účinností motoru. Do této skupiny je možné zařadit otáčky nízkotlakého i vysokotlakého kompresoru, teplotu výstupních plynů, okamžitou a celkovou spotřebu paliva. Pro dohled nad správným chodem motoru jsou snímány další veličiny zvané sekundární motorové veličiny. Mezi tyto veličiny patří například vibrace motoru, teplota a množství mazacího oleje. V následující kapitole budou popsány dvě nejdůležitější veličiny, které jsou měřeny na modelářském turbínovém motoru.

Teplota výstupních plynů Teplota výstupních plynů (Exhaust Gas Temperature dále jen EGT ) je velmi důležitá veličina, z jejích naměřených hodnot je možné vyhodnotit řadu parametrů ovlivňujících průběh letu např. otáčky, tah motoru, spotřebu paliva atd. Tato veličina se neměří pouze u turbínových motorů, ale rovněž u motorů pístových. Pomoci ní lze správně nastavit poměr vzduchu a paliva ve spalovacích válcích, a tak významně ovlivnit spotřebu letadla. U turbínových motorů je tento parametr ovšem mnohem důležitější, neboť 16


slouží ke stanovení v jakém pracovním režimu se turbína nachází. Změnou EGT může být regulován chod motoru. Při akceleraci motoru dochází k růstu EGT, decelerace se projevuje poklesem EGT. Tento parametr je rovněž sledován při startu turbínového motoru, kdy při překročení startovacích teplotních limitů je start ukončen a přívod paliva je okamžitě uzavřen.

5.1.1 Měření teploty výstupních plynů Tato veličina je měřena pomocí termočlánku, jehož princip vychází ze Seebeckova jevu. Tento jev je založen na vzniku termoelektrického napětí mezi dvěma vodiči z různých materiálů, které jsou na jednom konci spojeny. Pokud je spoj zahříván, dojde ke vzniku termoelektrického napětí a obvodem začne protékat proud. Používané vodiče jsou většinou drátky malého průměru 0,1-0,5 mm, které jsou na jednom konci spojeny svarem a uložené v keramickém pouzdře. Svařený konec je nazýván teplý a využívá se pro měření neznámé teploty. Druhý konec je rozpojený, je nazýván studený, a je na něm udržována konstantní teplota, která musí být známa, aby bylo možné určit hodnotu vzniklého stejnosměrného termoelektrického napětí UT: U T = K T (Tm − Ts )

(1)

Kde KT je konstanta termočlánku [V. °C-1] Tm je teplota teplého konce (tedy toho, kterým je měřena teplota) Ts je teplota studeného konce (tedy toho, kterým je měřena referenční teplota)

Pro malé rozdíly teplot je charakteristika termočlánku lineární, pro větší rozdíly teplot se linearita ztrácí a konstanta KT se mění. Pro přesnější vyjádření se používá polynomu vyššího řádu, nebo tabulkové hodnoty [2]. Tyto hodnoty jsou závislé na použitém druhu materiálu. Obrázek 13 zobrazuje kompenzační vedení, které je používáno z důvodu ustálení teploty a omezení vlivu teploty okolí.

17


Obrázek 13 Princip termočlánku s kompenzačním vedením

Ochrana proti vlivům okolního prostředí může být ještě zvýšena uložením termočlánku ve vícevrstvé keramické izolaci. Zejména v číslicových měřících systémech se měří termoelektrickými články na více místech, což má nezanedbatelný vliv na přesnost měření. Obrázek 14 principiálně zobrazuje konstrukci snímače se zbrzděnými plyny. Protože výstupní plyny mají vysokou rychlost, využívá se tato konstrukce při měření.

Obrázek 14 Konstrukce termočlánkového snímače se zbržděnými plyny

Rozsah měřených teplot je určen typem materiálu, který je pro daný termočlánek použit. Norma IEC 584 poskytuje základní informace o používaných materiálech a teplotním rozsahu termočlánků, viz Tabulka 1 .

18


Tabulka 1 Měřící rozsahy termočlánků

5.1.2 Obvody pro měření na termočláncích Měřící obvody s termočlánkem nejsou obvykle tvořeny jen termočlánkem a měřícím přístrojem, pomocí něhož je vyhodnoceno měřené napětí. V praxi jsou běžně používány dva způsoby pro stanovení neznámé teploty Tm. V případě prvního způsobu je teplota studeného konce termočlánku měřena pomocí jiného teplotního senzoru a pak je od výsledné teploty číslicově odečtena. Druhým řešením je kompenzace, která spočívá v přímém odečtení napětí, které odpovídá teplotě studeného konce od napětí termočlánku. K tomuto účelu je s určitými obměnami dodnes využívána tzv. kompenzační krabice. Jedná se o Wheatstoneův můstek, který je vyvážen pro teplotu 20°C, jako senzor teploty zde funguje buď drátkový odpor nebo dioda. Pokud dojde ke změně teploty studeného konce, je můstek rozvážen a napětí na diagonále se odečítá od napětí termoelektrického.

19


Obrázek 15 Zapojení Wheatsonova můstku s termočlánkem

Pro zlepšení citlivosti je odpor (případně dioda), pomocí něhož je měřena teplota studeného konce, umístěn co nejblíže studenému konci a oba jsou umístěny v izotermální svorkovnici. Jedná se o blok materiálu s dobrou teplotní vodivostí např. hliník. Pokud dojde ke změně teploty na studeném konci, projeví se tato změna co nejdříve také na odporu. Tímto způsobem se tedy podstatně sníží doba ustálení změny teploty. Izotermální svorkovnice je často využívaná v číslicovém měření, kde je na ní umístěn větší počet studených konců termočlánků a jeden senzor teploty pracující na jiném principu. Obrázek 15 ukazuje základní zapojení Wheatstoneova můsteku. Pro zesílení napětí z termočlánků, které je velmi nízké např. 40μV/°C, tedy pro 1000°C je toto napětí 40mV, se používají buďto velmi přesné operační zesilovače s nízkou vstupní napěťovou nesymetrií, nebo nulované operační zesilovače, u kterých je tato nesymetrie nulována. Protože operační zesilovače nejsou zcela symetrické, objeví se na výstupu operačního zesilovače určité napětí, přestože napětí mezi oběma vstupy je nulové. Vstupní napěťová nesymetrie je tedy rovna napětí, které je nutné přivést na vstupní svorky operačního zesilovače, aby výstupní napětí bylo nulové. U běžných operačních zesilovačů je toto napětí řádu milivoltů, např.5mV by pro dříve zmíněné výstupní napětí 40mV při 1000°C znamenalo chybu 12.5% tedy 125°C. Tuto chybu lze eliminovat změřením vstupní napěťové nesymetrie a odečtením její hodnoty od výsledného zesílení, ta ovšem nemusí být v celém pracovním rozsahu stejná a může se měnit např. se změnou teploty okolí. Proto je lepší použít operační zesilovač s co nejnižší vstupní napěťovou nesymetrií.

20


Otáčky Otáčky jsou spolu s teplotou výstupních plynů hlavními parametry pro regulaci výkonu motoru. Některé systémy jako např. TCC (Thrust Control Computer) používaný na letadle Airbus 310 přepočítávají maximální využitelný tah motorů na N1, což jsou maximální otáčky turbíny, které stanovují mez, při které nedojde k poškození motoru. Tato mezní hodnota otáček je stanovována z následujících údajů [9]: •

Výška letu.

•

Machovo číslo.

•

Pravá vzdušná rychlost.

•

Absolutní teplota okolního vzduchu.

•

Celkový tlaku okolního vzduchu a jeho dynamické složky.

•

Funkce odmrazovacího systému a klimatizace.

Tento výpočet je prováděn pro několik různých režimů letu jako je vzlet, maximální dolet, stoupání atd. Výhody tohoto systému jsou redukce zátěže pilotů, snížení reakční doby na změnu vstupních parametrů např. teploty, výšky letu, rychlosti. Většina leteckých motorů je stavěna na určité přetížení tedy např. překročení maximálních otáček, v případě výpadku jednoho motoru, druhý musí pracovat na zvýšený výkon. Je tedy nutné, aby otáčky překročily dovolenou mez, motor ovšem nemůže v tomto režimu pracovat bez časového omezení. Letadlo musí snížit výšku a rychlost a v tomto nouzovém režimu musí co nejdříve přistát. Jestliže by hrozilo zničení motoru příliš dlouhým zatížením, tak systém FADEC automaticky sníží otáčky, aby motor mohl dále pracovat a to za cenu snížení rychlosti a ztráty výšky. Systém FADEC tak chrání motor letadla před zásahem pilota, který by mohl motor poškodit. Jak již bylo řečeno v kapitole 3. musí kvůli mnohem menším rozměrům modelářské turbíny oproti turbíně pro skutečná letadla dojít k růstu otáček, ty se pak pohybují okolo 100 tisíc za minutu. U modelářské turbíny se otáčky musejí pohybovat v předem daných mezích, při jejich nedodržení dojde buď k poškození motoru, případně k vypnutí motoru což je nežádoucí efekt. Dále jsou uvedeny dva základní systémy pro měření otáček, které jsou používány na dopravních a vojenských letadlech. Třetí uvedený systém je využíván převážně v leteckém modelářství.

21


5.1.3 Systém s indikací magnetoindukčního převodníku Tento systém byl úspěšně využíván v letadlech staršího data výroby a nyní jsou jím vybavena malá letadla. Obrázek 16 zobrazuje tento systém.

Obrázek 16 Systém pro měření otáček s magnetoindukčním převodníkem

Klecový magnetický obvod na jehož osu se přivádějí vstupní otáčky n je tvořen dvěmi kotoučky z magneticky měkkého materiálu, které jsou vzájemně spojeny. V těchto kotoučcích jsou zalisovány válečkové permanentní magnety, protilehlé dvojice těchto magnetů generují ve vzduchové mezeře magnetické pole. Magnetický tok Φ je uzavírán nosnými kotoučky. Uprostřed vzduchové mezery je umístěn tenký hliníkový kotouček, výstupní osa tohoto kotoučku není mechanicky spojena s klecí magnetického obvodu. Magnetický tok Φ je kolmý vůči hliníkovému kotoučku. Otáčky, které jsou přivedeny na vstupní osu vyvolávají pohyb klecového magnetického obvodu, uvnitř tohoto obvodu vzniká rotující magnetický tok Φ. Časová změna tohoto toku vyvolává proudy, které protékají fiktivními uzavřenými závity vodivé plochy hliníkového kotoučku. Pomocí zpětného působení těchto proudů s magnetickým tokem, je kotouček unášen ve směru točení klece magnetického obvodu, tomuto pohybu však brání moment, který vyvozuje pružina připevněná k výstupní ose. Takto jsou přivedeny otáčky na ručkový ukazatel.[1]. 22


5.1.4 Systém s impulsním snímačem otáček V dnešní době se jedná o nejrozšířenější systém měření otáček v letadlech. Pracuje na principu Faradayova indukčního zákona. Při rotačním pohybu dochází k časové změně magnetického toku, tato změna indikuje do snímací cívky periodické napětí. Frekvence tohoto napětí odpovídá měřeným otáčkám. Existuje řada různých praktických realizací tohoto sytému. Obrázek 17 je příkladem jedné realizace, kterou je systém s otevřeným obvodem. Při průchodu zubu, který je z feromagnetického materiálu, kolem permanentního magnetu je vyvolána časová změna magnetického toku. Tato změna indukuje napětí do snímací cívky. Toto napětí má periodický průběh. Velikost jeho amplitudy je ovšem závislá na rozptylové vodivosti a tak tuto hodnotu není snadné určit.Otáčky, které jsou měřeny z frekvence indukovaného napětí se určují ze vztahu: n=

fs 60 zp

(2)

Kde n jsou otáčky za minutu, fs je frekvence výstupního napětí v [Hz], zp je počet zubů snímače.

Obrázek 17 Systém s otevřeným obvodem

23


5.1.5 Optický snímač pro měření otáček V poslední době je v modelářském odvětví stále více využíváno optického systému pro měření otáček [11]. Tento systém nejdříve využívali modeláři pro pístové motory, kde není potřeba využívat externího zdroje světla, plně postačuje přírodní osvětlení. Otáčky se u tohoto systému měří přímo na vrtuli. Poslední dobou se tento systém rozšířil i na turbínové motory, kde je nutné použít zdroj světla, obvykle je používána led dioda. Proti ní bývá umístěna buď fotodioda, nebo fototranzistor. Na vnitřním plášti turbínového motoru je umístěn fototranzitor tedy přijímač, proti němu na druhé straně je umístěna led dioda, mezi nimi se nachází rotor ve kterém je otvor, který zajišťuje přechod světelného signálu od led diody k fototranzistoru. Proto je během jedné otáčky fototranzistor dvakrát sepnut. Výstup z fototranzistoru je připojen k obvodu, který zajistí tvarování signálu. Obdélníkový signál je pak přiveden na vstup do mikrokontroléru, poloviční hodnota frekvence odpovídá otáčkám rotoru.

Závislost mezi teplotou výstupních plynů a otáčkami U motorů s pevnou geometrií, kde nelze regulovat teplotu výstupních plynů, je tato hodnota závislá na otáčkách. Z křivky představující závislost teploty T4 výstupních plynů na otáčkách je zřejmé, že se jedná o parabolu. Tento graf také vysvětluje startování turbínového motoru. V motoru musí být zachována rovnováha práce na turbíně a na kompresoru. Aby bylo dosaženo tahu motoru i při nízkých otáčkách, musí se zvýšit teplota hnacích plynů nad hodnotu, při které se motor nachází ve volnoběžných otáčkách. Obrázek 18 popisuje závislost teploty výstupních plynů na otáčkách viz [4].

24


Obrázek 18 Závislost teploty výstupních plynů na otáčkách

25


6 Akční veličiny Na základě měření výstupních veličin (kapitola 5) a požadavků na chod motoru jsou nastavovány akční veličiny. Pomocí akčních veličin se uskutečňuje řízení motoru. Pro ovládání turbínového motoru skutečného letadla je potřeba řídit velké množství akčních veličin. V této kapitole budou popsány tři nejdůležitější akční veličiny, které se používají při řízení modelářského turbínového motoru.

Startér Jako spouštěče jsou používány elektromotory, které se využívají pro pohon malých leteckých modelů. Např. firma Graupner dodává celou řadu těchto motorů pod názvem SPEED [19]. Režimy, pro které je startér využíván jsou popsány v kapitole 0. Startér je nutné zvolit na základě několika kompromisů. Primární požadavek na zvolení startéru je, aby dokázal roztočit turbínový motor na požadované otáčky. Z důvodu umístění elektromotoru na palubě modelu letadla, je volen s ohledem na hmotnost, rozměry a také na spotřebu. Pro lepší přehled je uveden odkaz na rozdělení těchto motorů [20]. Startér je řízen pomocí PWM modulace (kapitola 0) jejíž výhodou je, že proud i napětí mají po celou dobu regulace stejnou velikost, ale je měněna aktivní doba průchodu proudu motorem, proto je motor schopný poskytovat stejnou sílu v celém rozsahu otáček. Obrázek 19 zobrazuje elektromotor SPEED 300, který je široce využíván v RC modelářství.

Obrázek 19 Elektromotor SPEED 300

26


Žhavící svíčka Svíčka je zařízení, které se u modelářských turbínových motorů používá výhradně při startu. Používá se pro zapálení směsi propan-butanu a pro předehřev spalovací komory. Svíček je používána celá řady typů: super studená - pro vysoké kompresní poměry a vysoké otáčky; studená - pro velké objemy; střední univerzální; teplá - pro malé objemy, nízké kompresní poměry a nízké otáčky. Pro teplotu svíček je zavedeno číselné značení, např. číslo 6 odpovídá univerzální svíčce pro teploty 10-30°C. Pokud jde číselné značení směrem dolů, pak se jedná o svíčky teplé, vhodné pro nízké teploty [12]. Jako zdroj pro žhavení svíčky je používán externí akumulátor, případně lze použít regulátor žhavení. Regulátory jsou většinou součástí startovacího boxu. Výhodou regulátorů je možnost nastavení napětí na svíčce a indikace žhavení. K řízení svíčky se používá PWM modulace a regulátor, to umožňuje svíčku zapínat a vypínat, aby nedošlo k vypálení vlákna. Takto řízená svíčka má delší životnost. Obrázek 20 zobrazuje běžnou modelářskou svíčku pro pístové motory.

Obrázek 20 Modelářská svíčka

Palivové čerpadlo Palivové čerpadlo je nejdůležitější akční člen u modelářské turbíny. Pomocí regulace množství paliva vstříknutého do spalovací komory je řízen výkon motoru. Řízení palivového čerpadla probíhá pomocí plynové páčky umístěné na ovládacím panelu vysílače a je realizováno pomocí PWM modulace a regulátoru. V okamžiku, kdy 27


čerpadlo pracuje na plný výkon, by měla turbína poskytovat maximální možné otáčky a motor by měl mít maximální možný tah. Řízení přísunu paliva do motoru musí probíhat pozvolně, většina výrobců dodává k turbínám i příslušné palivové čerpadlo. Pomocí řídící jednotky je pak nastaven rate limit, jedná se o omezení doby náběhu. Tato hodnota je většinou udávána ve voltech za sekundu a nesmí být překročena, jinak hrozí vyšlehnutí plamenů z turbíny. Pomocí tohoto limitu je omezena doba náběhu turbíny z volnoběžných otáček na maximální výkon na několik sekund, běžně se tato hodnota pohybuje okolo 4 sekund, záleží na typu turbíny a rozsahu otáček. Při nedostatečném přísunu paliva do spalovací komory může dojít ke zhasnutí motoru [4]. Obrázek 21 ukazuje modelářské čerpadlo.

Obrázek 21 Palivové čerpadlo

7 Analýza navržené jednotky Analýza navržené jednotky spočívá ve shromáždění všech dostupných informací, které jsou k dispozici. Z důvodu návaznosti na diplomovou práci pana Juříčka viz [8], byly nejprve analyzovány postupy a výsledky z této práce. Tato práce popisuje návrh, odzkoušení a realizaci řídící jednotky. V závěru této diplomové práce pan Juříček sděluje „Po zapájení součástek byla jednotka plně funkční a plně vyhovovala zadání, ale po několika hodinách chodu došlo k trvalé nefunkčnosti této jednotky. Bylo diagnostikováno, že některé piny použitých součástek jsou propojeny, aniž to bylo v návrhu.“ Kvůli tomuto sdělení bylo nejdříve přikročeno ke kontrole návrhu plošného spoje, který je popsán v následující podkapitole.

28


Kontrola správnosti návrhu plošného spoje V návrhovém prostředí Layout od firmy Cadence ve kterém byl plošný spoj realizován, je nutné nastavit několik důležitých parametrů než se započne se samotným návrhem. Těmi parametry jsou třída přesnosti, která určuje minimální velikosti šířky spojů, izolační vzdálenosti, prokoveného otvoru a pájecí plošky. Např. pokud je realizován plošný spoj ve třídě přesnosti 4, je šířka vodiče 12 milů a šířka izolační vzdálenosti také 12 milů. Pokud je parametr šířky vodiče nastaven na 12 milů a šířka izolační vzdálenosti na 8 milů, pak program kontroluje, zda je dodržena vzdálenost 8 milů místo 12. Proto je návrhář mylně informován o chybách, které se nacházejí v návrhu. Pokud je v celém návrhu dodržena izolační vzdálenost 8 milů a není-li v návrhu další chyba, pak kontrola v programu nehlásí žádnou chybu. Výrobce zhotoví plošný spoj v dané třídě přesnosti, pro kterou byl navržen, tedy 4. Při nenastavení všech důležitých parametrů lze realizovat plošný spoj, který obsahuje chyby. Uvedená chyba byla nalezena v návrhu řídící jednotky. Při odstraňování této chyby byly v návrhu objeveny další chyby: použití nestandartního pouzdra pro procesor vedení spojů do pravého úhle příliš blízké umístění prokovů vedle sebe zbytečně velké rozmístění součástek vzdálenost blokovacích kondenzátorů od příslušných součástek je příliš velká občasné tažení spojů přes celý plošný spoj autor správně oddělil analogové a digitální napájení tlumivkou, ale zapomněl oddělit rovněž analogovou a digitální zem filtračním kondezátorem a propojkou Některé z těchto chyb pramení z toho, že autor navrhoval svůj první plošný spoj. Nedodržení izolačních vzdáleností, použití nestandartního pouzdra pro procesor a příliš blízká vzdálenost některých prokovů jsou hrubým porušením návrhových pravidel. Vzhledem ke sdělení autora viz 7 , je velmi pravděpodobné, že tři zmiňované hrubé chyby byly příčinou nefunkčnosti obvodu, kterou zapříčinilo neplánované propojení některých pinů.

29


Ověření správnosti zapojení schématu V dalším kroku následovalo ověření správnosti zapojení schématu podle manuálů dodaných příslušnými výrobci. Autor uvádí v závěru větu „Systém byl navržen a odzkoušen na nepájivém kontaktním poli“ Z této věty jasně plyne, že v návrhu schématu realizovaném v programu Capture by neměly být žádné chyby. I zde bylo nalezeno několik zavádějících informací. Autor navrhoval dva plošné spoje, jednotku centrální s mikroprocesorem a jednotku umístěnou blízko motoru, která byla určena k předzpracování signálů. V diplomové práci pana Juříčka [8] se v přílohách A a B nacházejí schémata pro zapojení obou jednotek. Obě jednotky by pak měly být propojeny pomocí 9 pinového konektoru. Tento konektor je skutečně umístěn na centrální jednotce, ale na jednotce pro předzpracování signálu se nachází pouze 6 pinový konektor.

Analýza návrhu systému Autor práce ze které bylo vycházeno zvolil mikroprocesor ADuC836, tuto volbu odůvodňuje odstavcem „Jádrem celého systému je mikrokonvertor ADuC836 s mikroprocesorem s jádrem 8051. Důležitou částí, proč byl k realizaci systému vybrán právě tento mikrokonvertor, je 16-ti bitový AD převodník, převádějící analogový výstup z výstupních obvodů pro termočlánek na číselnou hodnotu. Ta je poté zpracována mikroprocesorem. Další důležitou částí, která je součástí tohoto mikrokonvertoru, jsou výstupy PWM.“ Zde je nutné doplnit, že systém modelářského turbínového motoru je velmi pomalý a k vzorkování tohoto systému postačuje vzorkovací frekvence 10Hz. Proto je možné použít tento mikrokonventor jehož taktovací frekvence je 12.58MHz a který se touto frekvencí řadí mezi pomalé jednočipy. Autor správně oddělil napájecí část pro jednotku a pro výkonové prvky (regulátor pro řízení startéru atd.). Nelze však souhlasit s minimálním provozním napětím pro řídící jednotku, to autor zvolil 17.5V a doporučuje 20V. Při hledání vhodného zdroje na modelářských serverech nebyl takovýto zdroj nalezen. Bylo by nutné takovýto zdroj postavit např. z jednotlivých článků o napětí 1,2V, to by znamenalo minimálně 15 článků, nebo ze dvou akumulátorů o napětí 10,8V. Každopádně se jedná o zbytečně velký zdroj, který je jednak drahý, dále pak model sebou poveze větší zátěž. Pro 30


samotného modeláře je toto řešení velmi nepraktické. Pokud by autor trval na použití všech součástek, je možné řešit problém příliš vysokého napětí použitím

DC/DC

měniče, případně spínaného zdroje. Dalším řešením je vyměnit obvod AD597, který jediný potřebuje napájení 13.5V a kvůli němuž je v zapojení umístěn druhý stabilizátor na 15V. Tento obvod lze vyměnit např. za přesný operační zesilovač, který bude napájen z 5V. Autor oddělil digitální a analogové napájení, ale neučinil tak s digitální a analogovou zemí, tudíž rušení způsobované digitální částí obvodu není dostatečně odděleno. Není ani možné souhlasit s výběrem a umístěním obvodu pro převod úrovní sériové linky na úroveň TTL. Autorem byl vybrán obvod MAX3232, který může být napájen z 3,3V a z 5V. Vše kromě jíž dříve zmiňovaného obvodu AD597 je napájeno z 5V, není tedy nutné používat obvod MAX3232, stačí použít obyčejný MAX232, který je podstatně levnější. Umístění příslušného obvodu MAX3232 a konektoru pro připojení sériové linky Canon 9 přímo na plošný spoj na němž je realizována řídící jednotka je nevhodné. Zbytečně je zvětšena plocha plošného spoje řídící jednotky. Jednodušší řešení je vyvést pouze 4 vodiče na 4 pinový konektor. Dále pak vyrobit si malý plošný spoj pro MAX232, ten pak umístit do pouzdra ze kterého budou dva vývody, jeden bude portikus k 4 pinovému vývodu z řídící jednotky, druhý pak bude Canon 9, pro připojení sériové linky. Výroba takovéto redukce není složitá ani nákladná.. K součástce U15 neuvedl autor žádné bližší informace, jako např. označení, případně výrobce.

Ověření funkčnosti procesoru na pájivém poli Pro tuto část úlohy byl použit místo procesoru vývojový kit od firmy JalSoft [21]. Obrázek 22 ukazuje, že kit nemohl být přímo zasunut do nepájivého pole, z důvodu dvou řad vývodů na každé straně. Z tohoto důvodu bylo rozhodnuto umístit kit na pájivé pole.

31


Obrázek 22 Vývojový kit s procesorem ADuC836

Nejdříve byla realizována napájecí část, posléze část komunikační a tlačítka RESET a PSEN. Pomocí přesně definované kombinace těchto tlačítek (Stisknout PSEN poté stisknout RESET, pustit RESET a posléze pustit i PSEN) je mikroprocesor přepínán do režimu, ve kterém je do něj možné přes RS232 nahrát software. Tento režim je komunikačním programem rozpoznán tak, že mu mikroprocesor zašle své označení „ADuC836“. Poté je možné pomocí speciální aplikací do mikroprocesoru nahrát software. V průběhu pokusů bylo spojení s mikroprocesorem navázáno, ale při pokusu nahrát jakýkoliv software byla komunikace přerušena ze strany mikroprocesoru. Posléze bylo zjištěno, že mikroprocesor vysílá data s rychlostí 9600 baudů, ale přijímá rychlostí 115200 baudů. Tato chyba byla velmi nestandartní, protože podle dokumentace mikroprocesoru není schopen komunikovat touto rychlostí při použití externího krystalu 32.768kHz. Právě tento krystal byl použit pro nastavení rychlosti komunikace na 9600 baudů. Tato nestandardní záležitost byla konzultována s panem docentem Jaloveckým, který je autorem tohoto vývojového kitu. Po delší době bylo zjištěno, že problém se zřejmě nacházel v oddělení digitálního a analogového napájení, avšak mohlo se jednat o vadný kus, nebo nevhodným zacházením poškozený kus. Při oživovaní mikroprocesoru na plošném spoji k tomuto problému již nikdy nedošlo.

32


8 Realizace nové jednotky V této kapitole budou popsány změny, které byly na řídící jednotce realizovány. Tyto změny se týkají napájecí části, obvodu pro měření teploty, umístění obvodu pro komunikaci přes RS232, paměti připojené přes rozhraní I2C, obvodů pro realizaci logických funkcí .

Napájecí část obvodu Obvod byl konstruován tak, aby jako zdroj napájení bylo možné použít akumulátor skládající se ze čtyř článků. Provozní napětí jednoho článku se pohybuje od 1.2V do 1.5 V, obvod tedy může být napájen v rozsahu 4.8V až 6V. Pro realizaci laboratorní úlohy bude použit místo akumulátoru adaptér. Všechny součástky, které obvod obsahuje jsou napájeny z 5V. Obrázek 23 je blokové schéma napájení obvodu.

Obrázek 23 Blokové schéma napájení obvodu

8.1.1 Spínaný zdroj MC33063A Proti poklesku napětí pod úroveň 5V je obvod vybaven stabilizovaným spínaným zdrojem, který je realizován pomocí obvodu MC34063 [10]. Do cívky L je akumulována energie, dokud je tranzistor Q1 v sepnutém stavu, v okamžiku kdy je tranzistor Q1 rozepnut začne se cívka vybíjet. Vstupní napětí a výstupní napětí z cívky se nyní nacházejí v sérii, veškerá energie je přesunuta na výstupní filtrační kapacitor Co. 33


Toto zapojení umožňuje, aby výstupní napětí bylo větší než vstupní. Pomocí hodnoty kapacitoru CT je určena maximální doba nabíjení cívky L. Výstupní napětí je určeno vztahem: ⎛ R ⎞ VOUT = 1.25⎜⎜1 + 2 ⎟⎟ R1 ⎠ ⎝

(3)

, kde R2 a R1je odporový dělič pomocí něhož je určena hodnota výstupního napětí a , proto bylo podle vztahu (2) rozhodnuto použít hodnoty odporů R1=560Ω a R2=3kΩ. Obrázek 24 zobrazuje zapojení obvodu MC34063A.

Obrázek 24 Obvod MC34063A

8.1.2 Lineární stabilizátor TLE4266 Jako lineární stabilizátor byl použit obvod TLE4266 [10], výrobcem je udávána přesnost 2%. Tento obvod má lépe vyřešené chlazení a větší teplotní rozsah, ve kterém je zaručena přesnost 2%, než předešlý 78M05. Má velmi nízkou spotřebu proudu, malý rozdíl napětí na vstupu a výstupu a ochranu před změnou polarity.

34


8.1.3 Obvod pro realizaci záporného napětí Pro správnou funkci operačního zesilovače OP177 [10] je nutné napájet tento OZ symetricky z +5VA a -5VA. Pro realizaci záporného napětí byl použit obvod ICL7660 [10].

Obrázek 25 Vnitřní zapojení obvodu ICL7660

Tento obvod je velmi jednoduchý a k realizaci záporného napětí stačí k obvodu připojit dva elektrolytické kapacitory +10μF. Princip činnosti obvodu je následující: Kapacitor C1 je nabit na úroveň vstupního napětí, během první poloviny cyklu jsou spínače S1 a S3 sepnuty. Spínače S2 a S4 jsou během této části cyklu rozepnuty. V druhé polovině cyklu jsou spínače S2 a S4 sepnuty a zároveň S1 a S3 jsou rozepnuty, proto dojde ke změně polarity napětí na kapacitoru C1. Kapacitor C1 se začne vybíjet a tím nabíjí záporným napětí kapacitor C2, na kterém se generuje záporné napětí rovné vstupnímu napětí.Obrázek 25 představuje vnitřní zapojení obvodu ICL7660.

35


8.1.4 Detailní popis zapojení obvodu napájení Obrázek 26 zobrazuje schéma obvodu pro napájení řídící jednotky. Dioda D1 slouží jako ochrana proti změně polarity vstupního napětí. Elektrolytický kapacitor C1 filtruje střídavou složku napětí. Dále je stabilizovaný spínaný zdroj, který poskytuje napětí 6V. Následuje filtrační kondenzátor C8 a stabilizátor U5. Indikátorem napětí je svítivá dioda D2. R1 je předřadný odpor k diodě D2 a slouží jako proudová ochrana, aby nedošlo k překročení maximálního proudu na diodě. Tlumivka L1 slouží k oddělení digitálního a analogového napájení, k oddělení digitální a analogové země slouží filtrační kondenzátor C4 a propojka R14. Analogové napájení je dále přivedeno na obvod ICL7660 pomocí něhož je realizované záporné napětí pro napájení operačního zesilovače OP177. Analogové napájení je zároveň přivedeno na obvod AD780 [10], který slouží jako napěťová reference.

36


Obrázek 26 Obvod pro napájení řídící jednotky

37


Změna obvodu pro sériovou komunikace RS-232 Jak již bylo řečeno v (kapitole 0) pro modelářské účely není vhodné aby na plošném spoji, kde je umístěna řídící jednotka byly umístěny obvody jejichž činnost je využívána pouze když je model na zemi. Toto se týká hlavně převodníku úrovní sériové linky na úroveň TTL, tedy obvodu MAX232. Pro obvod MAX232 byl sestaven vlastní plošný spoj, pro který byla použita část nepoužívané starší desky. Tento obvod je možné umístit do pouzdra konektoru Canon9. Z tohoto obvodu vedou dva výstupy, jeden je portikus k 4 pinovému konektoru vyvedenému z plošného spoje, druhý je konektor Cannon 9, pro připojení sériové linky.

Změny paměti V původní práci byla použita paměť AT28C256 od firmy Atmel [10]. Tato paměť má rychlost zápisu 3ms, nebo 10ms. Z důvodu jednoduššího připojení byla zvolena paměť 24LC512 [10], která komunikuje s mikroprocesorem pomocí rozhraní I2C. Použitá paměť umožňuje rychlost zápisu 5ms. Její výhodou je úspora místa na plošném spoji. Sběrnice I2C poskytuje jednoduché propojení mezi zařízením typu master a slave. Obrázek 27 představuje základní zapojení paměti po sběrnici I2C.

Obrázek 27 Zapojení paměti na sběrnici I2C

38


Obvod pro měření teploty z termočlánků Základem obvodu pro realizaci měření teploty pomocí termočlánků je operační zesilovač OP177 [10], který má velmi nízkou vstupní napěťovou nesymetrii 25μV při teplotě 25°C. OP177 je symetricky napájený z + -5VA. Jako kompenzace studeného konce byla zvolena metoda analogové kompenzace. Obvod je vyvážen pomocí Wheatstoneova můstku, kde jako čidlo teploty slouží dioda D4. Pokud dojde ke změně teploty studeného konce, bude tato změna zaznamenána diodou. Můstek bude rozvážen a chyba teploty studeného konce, tak bude eliminována. Použitý termočlánek typu K má citlivost (teplotní součinitel) 42μV/°C, tedy pro maximální teplotu 1150°C je to 48,3mV. Pro zesílení 100 je pak výstupní hodnota napětí 4,83V, tato hodnota je pak přivedena do mikroprocesoru, kde je změřena pomocí 16bitového A/D převodníku s rozsahem 0-5V. Obrázek 28 zobrazuje schéma obvodu pro měření teploty z termočlánku.

Obrázek 28 Obvod pro měření napětí z termočlánku

39


9 Realizace Matematického modelu turbíny Pro nalezení matematického modelu bylo předpokládáno, že se jedná o systém druhého řádu s dopravním zpožděním. Nebylo možné tento systém identifikovat přímo na modelářské turbíně, neboť žádná modelářská turbína nebyla k dispozici. V rámci bakalářské práce Identifikace proudového motoru pro model letadla [9], kterou realizoval pan Miroslav Hájek, byla tato identifikace provedena. Po domluvě s vedoucím práce panem Ing. Špinkou bylo rozhodnuto použít přenos, který byl identifikovaný v rámci zmiňované práce pro realizaci matematického modelu. Pro tento model motoru je nutné navrhnout regulátor, který bude zajišťovat stabilitu a plynulý chod motoru.

PID regulátory PID regulace je využívána u spojitých regulátorů. Tato regulace je reprezentována třemi složkami a to proporcionální, derivační a integrační. Proporcionální složka je zesílení regulátoru, derivační složka ovlivňuje změnu regulační odchylky a pomocí integrační složky je prováděn součet minulých regulačních odchylek.

9.1.1 Proporcionální regulátor Jedná se o nejednodušší realizaci regulátoru, pomocí této regulace se většinou regulují pouze stabilní systémy. Regulátorem je na výstupu změřena aktuální hodnota a z rozdílu mezi požadovanou a aktuální hodnotou je stanovena regulační odchylka. Po vynásobení regulační odchylky konstantou vznikne požadovaný regulační zásah. Pokud bude velikost proporcionální složky příliš malá, nebude nikdy dosaženo požadované hodnoty na výstupu. Naopak bude-li příliš velká, tak bude systém rozkmitán viz [6].

9.1.2 Proporcionálně-derivační regulátor Pro zlepšení dynamických vlastností proporcionálního regulátoru je do obvodu přidán derivační člen, jehož výstupní signál je úměrný rychlosti změny vstupního signálu. Jestliže dojde k prudké změně regulační odchylky, reaguje na tuto změnu derivační

40


složka tak, že její hodnota prudce stoupne. Tento prudký vzestup může způsobit rozkmitání celého systému viz [6]. Obrázek 29 ukazuje základní zapojení PD obvodu.

Obrázek 29 Zapojení PD regulátoru

9.1.3

Proporcionálně-integrační regulátor

Pro odstranění trvalé regulační odchylky u proporcionálního regulátoru a zároveň zlepšení přesnosti regulace je do obvodu regulátoru přidán astatický člen. Výstupní signál tohoto členu se trvale mění v závislosti na rychlosti, která je úměrná vstupnímu signálu, proto je nazýván integrační. I přes většinu pozitivních vlastností, má také tento regulátor své nevýhody. Jedna z nevětších nevýhod tohoto systému je tzv. přetečení integrační složky. Regulátorem jsou měřeny regulační odchylky mezi požadovanou a regulovanou hodnotou. Tato suma regulačních odchylek roste, ale akční člen dosáhl svého maxima. Regulační zásah bude aktivní i když již bylo dosaženo požadované hodnoty. Takto je regulátorem způsoben překmit řízené veličiny viz [6]. Obrázek 30 je schéma zapojení PI regulátoru.

Obrázek 30 Zapojení PI regulátoru

9.1.4 Proporcionálně integračně-derivační regulátor Využití všech tří složek v obvodu regulátoru umožňuje odstranění trvalé regulační odchylky

a přitom zajišťuje dobré dynamické

41


vlastnosti.

Pomocí zvětšení

proporcionální složky je možné zvětšit zesílení, nebo zúžit pásmo proporcionality. Zmenšení integrační časové konstanty je dosaženo zvětšením integrační složky. Zvýšení derivační složky může být dosaženo pomocí zmenšení derivační časové konstanty, to má za následek zlepšení stability regulačního obvodu. Obecně platí, že derivační složka zlepšuje stabilitu regulačního obvodu a integrační složka stabilitu zhoršuje. Obrázek 31 zobrazuje základní zapojení PID regulátoru.

Obrázek 31 Zapojení PID regulátoru

Metody přibližné diskretizace Nejsou-li kladeny velké nároky na přesnost diskrétního popisu, je možné využít metod vycházejících z přibližné integrace, tak jsou nazývány metody přibližné diskretizace. Dále bude odvozena obdélníková metoda, proměnná s značí, že se jedná o spojitý signál a diskrétní signál je značen proměnou z. Přenos integračního spojitého členu je: Y (s ) 1 = U (s ) s Kde

(4)

Y(s) je výstup ze systému

U(s) je vstup do systému Spojitá integrace, která určuje výstupní funkci v časové oblasti: t

y (t ) = ∫ u (τ )dτ

(5)

0

bude nahrazena obdélníkovou metodou integrace, kde T je perioda vzorkování: k

y (t ) = y (kT ) = T ∑ u ((i − 1)T ) i =1

42


(6)

dále pak pro čas t = (k − 1)T platí: k −1

y ((k − 1)T ) = T ∑ u ((i − 1)T )

(7)

i =1

odečteme-li od sebe dvě předchozí rovnice pak výsledek je: y (kT ) − y ((k − 1)T ) = Tu ((k − 1)T )

(8)

Z obraz této rovnice je: Y ( z ) − z −1Y ( z ) = Tz −1U ( z )

(9)

přenos tohoto systému je pak: Y (z ) z −1 T =T = −1 U (z ) z −1 1− z

(10)

Porovnáním přenosu spojitého integračního členu a přenosu Z obrazu bude dosaženo vzorce pro přibližnou diskretizaci podle obdélníku: s→

1 (z − 1) T

(11)

Stejným postupem by bylo možné odvodit vzorec pro Tustinovu metodu, bude uveden pouze výsledný převod: s=

2 z +1 T z −1

(12)

V následujícím příkladě bude odvozen vzorec pro přepočet spojitého PID regulátoru na diskrétní s použitím Tustinovy metody přibližné diskretizace. Přenos PID regulátoru je: C (s ) = k D s + k P +

kI s

(13)

Dosazením výrazu (11) do rovnice č. 12 dostáváme: C (z ) = k D

kI 2 z −1 + kP + 2 z −1 T z +1 T z +1

(14)

Jednoduchými úpravami zlomků bylo dosaženo tvaru:

(2Tkp + 4kd + kiT )z + (2T C (z ) = 2

2

)

(

ki − 8kd z 1 + 4kd + kiT 2 − 2Tkp 2Tz 2 − 2T 2

)

(15)

celý přenos bude nyní vynásoben vztahem: z −2 =1 z −2 Touto úpravou byly získány minulé kroky systému: 43


(16)

C (z ) =

(2Tkp + 4kd + kiT ) + (2T 2

)

(

)

ki − 8kd z −1 + 4kd + kiT 2 − 2Tkp z −2 2T − 2Tz −2

2

(17)

přenos C(z) je roven výrazu Y (z ) U (z )

(18)

, kde pomocí Y(z) reprezentuje výstup systému a U(z) vstup do systému. Z výše uvedeného platí:

(

)

((

) (

)

(

) )

Y( z) 2T − 2Tz−2 = U(z) 2Tkp+ 4kd + kiT2 + 2T 2 ki − 8kd z −1 + 4kd + kiT2 − 2Tkp z−2

(19)

Pro potřeby číslicového systému bude transformace z nahrazena krokem N, kde Y (z ) = Y (N ) a

(20)

Y ( z )z −1 = Y ( N − 1)

(21)

Výraz Y(N-1) reprezentuje hodnotu, která byla na výstupu v minulém kroku. Výsledný přenos pro diskrétní regulátor, který byl převeden ze spojitého PID regulátoru činí: 2kd kiT ⎞ 4kd ⎞ ⎛ ⎛ ⎛ 2kd kiT ⎞ Y (N ) = Y (N − 2) + U (N )⎜ kp + + + − kp ⎟ ⎟ + U (N − 1)⎜ kiT − ⎟ + U (N − 2)⎜ T 2 ⎠ T ⎠ 2 ⎝ ⎝ ⎝ T ⎠ (22) Rovnici (21) je možné zjednodušit zavedením zástupných symbolů A1, A2 a A3, které reprezentují regulační konstanty diskrétního PID regulátoru a jsou definovány takto: 2kd kiT ⎞ ⎛ A1 = ⎜ kp + + ⎟ 2 ⎠ T ⎝

(23)

4kd ⎞ ⎛ A2 = ⎜ kiT − ⎟ T ⎠ ⎝

(24)

⎛ 2kd kiT ⎞ A3 = ⎜ + − kp ⎟ 2 ⎝ T ⎠

(25)

Přenos, který je použit v regulační smyčce mikroprocesoru je vyjádřen jako:

Y (N ) = Y (N − 2) + U (N )A1 + U (N − 1)A2 + U ( N − 2)A3

(26)

Při volbě vzorkovací frekvence je nutné dodržet Shannon-Kotelnikův teorém, který praví „pokud nemá dojít ke ztrátě informace musí být vzorkovací frekvence minimálně dvojnásobná oproti maximální frekvenci obsažené ve spektru vzorkované funkce“. Obrázek 32 uvádí princip vzorkování signálu.

44


Obrázek 32 Vzorkování obrazu

Matematické vyjádření teploty výstupních plynů Matematická simulace výstupních plynů je založena na závislosti této veličiny na otáčkách rotoru. Graf této závislosti je detailněji popsán na Obrázek 18. Z něho je patrné , že teplota výstupních plynů je nelineárně závislá na otáčkách a to podle vztahu: f (T4 ) = (ot − a ) + b 2

(27)

kde a,b jsou parametry, o které je parabola posunuta ze středu. Fyzikálně je a [ot/min] v tisících a b[°C]. Protože je nám známa maximální teplota výstupních plynů (1150 [°C]) a maximální otáčky (3300 [ot/s]) byla stanovena funkce reprezentující závislost teploty výstupních plynů na otáčkách. f (T4 ) =

(x − 30)2 12

+ 500

(28)

kde x je hodnota otáček. Protože se jedná o funkci pro modelářský turbínový motor, jehož teplota výstupních plynů je nižší a otáčky jsou vyšší, než u turbíny pro reálná letadla musela být tato funkce modifikována. Tato funkce splňuje všechny požadavky závislosti teploty výstupních plynů na otáčkách. Pro nízké otáčky dosahuje teploty okolo 600°C, což odpovídá startu motoru, kde musí být teplota zvýšena, aby bylo dosaženo tahu motoru. Pro volnoběžné otáčky dosahuje teploty okolo 500°C a konečně pro maximální otáčky dosahuje teploty 1150°C.

45


Návrh regulátorů Při návrhu regulátorů pro řízení modelářského turbínového motoru, je nutné dodržet maximální možné změny vstupu, proto musí být doba náběhu omezena. Také je nutné omezit velikost akčního zásahu, ta nesmí překročit mez při které by mohlo dojít k saturaci. Použitý systém pro nějž byly navrhovány regulátory byl převzat z bakalářské práce pana Hájka [9]. Přenos systému turbínového motoru je: S (s ) =

72298 s + 2.08s + 1.513

(

2

)

(29)

Obrázek 33 zobrazuje schéma regulace, které bylo využito při realizaci regulátorů.

Obrázek 33 Schéma regulace

46


9.1.5 P-regulátor Tento druh regulace neumožňuje dostatečně přesné nastavení regulátoru na požadovanou hodnotu. Byly navrženy dva proporcionální regulátory. Obrázek 34 zobrazuje jejich reakce na jednotkový skok. REGP1 nevyhovuje pro svůj překmit a příliš rychlou dobu náběhu. REGP2 má pozvolnou dobu náběhu a přijatelný překmit, bohužel je schopný dosáhnout pouze 55% požadované výstupní hodnoty . Ani jeden ze dvou navržených P regulátorů není vhodný pro regulaci modelářského turbínového motoru.

Obrázek 34 Návrh proporcionálních regulátorů

47


9.1.6 PD-regulátor Derivační složka v regulátoru zlepšuje dynamické vlastnosti regulace, které podstatně urychlují dobu náběhu. Tento efekt je u modelářského turbínového motoru nežádoucí, protože doba náběhu by měla být pozvolná, aby nedošlo k vyšlehnutí plamenů z turbíny při prudkém přísunu paliva. Jako součást práce byl navrhnut jeden proporcionálně derivační regulátor. Obrázek 35 ukazuje, že doba náběhu překračuje meze několikanásobně, než je pro modelářský turbínový motor žádoucí.

Obrázek 35 Návrh proporcionálně derivačního regulátoru

48


9.1.7 PI-regulátor Obrázek 36 zobrazuje odezvy navržených PI regulátorů. Regulátor PIREG1má statické zesílení odpovídající pomalosti náběhu a nízký překmit, zdá se být vhodným pro řízení modelářské turbíny. Druhý regulátor PIREG2 má větší statické zesílení než PIREG1, proto má i kratší dobu náběhu, která se pohybuje na hranici maximální možné doby náběhu pro systém reprezentující modelářský turbínový motor. Vhodnější pro řízení modelářského turbínového motoru bude pravděpodobně regulátor PIREG1.

Obrázek 36 Návrh proporcionálně integračních regulátorů

49


9.1.8 PID-regulátor Obrázek 37 podle očekávání zobrazuje nejlepší regulátor, u kterého je možné nastavit vhodnou dobu náběhu a zároveň zajistit nulový překmit.

Obrázek 37 Návrh proporcionálně integračně-derivačního regulátoru

50


9.1.9 Porovnání navržených regulátorů Obrázek 38 ukazuje, že vhodnými typy regulátorů pro řízení modelářského turbínového motoru jsou regulátory typu PI (PIREG1, PIREG2) a PID (PIDREG), naprosto nevhodné je použití regulátoru PD (PDREG). Obrázek 39 zobrazuje odezvu PIREG1 z navrženého softwaru, který byl implementován na diskrétní model získaný metodou přibližné diskretizace z modelu spojitého viz [9]. P(z ) =

87.29 z + 84.32 z − 1.98 z + 0.9012

(

2

)

(30)

Obrázek 38 Porovnání navržených regulátorů

PIREG1(s ) =

1.98se − 005 + 2e − 005 s

(31)

PIREG 2(s ) =

3.825se − 005 + 2.25e − 005 s

(32)

51


1.749 s 2 e − 005 + 5.12se − 005 + 3.61e − 005 PIDREG(s ) = s

(33)

Obrázek 39 PIREG1 v navrženém SW

Možnost změny regulačních parametrů Na výběr jsou čtyři možnosti regulátorů a to typy P, PD, PI a PID, dále pak možnost změny jejich hodnot. Uživatel zvolí v menu typ regulátoru a nastaví hodnoty jeho parametrů. V roletovém menu není nabídka P regulátoru, je nutné zvolit PD regulátor a jeho derivační složku zadat nulovou. Program umožňuje uživateli zobrazit teoretický průběh regulace a podle výsledku průběhu se rozhodnout, jestli použije nastavení těchto parametrů. Pokud se rozhodne pro použití stiskne tlačítko Nahrání regulačních hodnot do mikroprocesoru ,kterým jsou parametry odeslány přes RS232 do mikrokontroléru, kde jsou uloženy.

52


10 Realizace Softwaru Realizace softwaru je rozdělena do dvou hlavních částí a to realizace softwaru pro mikrokontrolér a realizace software pro PC. Obě tyto části spolu komunikují po RS232, pro předem nastaveném komunikačním protokolu..

Realizace Softwaru pro mikrokontrolér Software pro mikrokontrolér AduC834 byl realizován pomocí jazyka C. Mikrokontrolér AduC834 má jádro plně kompatibilní s procesory řady 8051, samotný

kód byl

realizován ve snaze dodržovat standart ANSI C. Jako kompilátor byl zvolen μVision2 od firmy Keil. Program je rozdělen pro lepší přehlednost do několika modulů. Hlavní část programu je obsažena v souboru main.c, komunikace mezi PC a mikrokontrolérem je realizována pomocí funkcí modulu kom.c. Funkce pro měření výstupních parametrů jsou obsaženy v souboru mereni.c. Modul reguluj.c obsahuje funkce, které regulují plynulý chod modelářského turbínového

motoru. Inicializační nastavení pro

mikrokontrolér se nachází v souboru Inicializace.c. V programu je také

využíta

knihovna pro práci s desetinými čísly math.h. Obrázek 40 zobrazuje vývojový diagram programu pro mikroprocesor. Na začátku programu proběhne inicializace po které program přechází do hlavní nekonečné smyčky. V hlavní smyčce

se měří výstupní parametry otáčky, teplota a vstupní

parametr poloha plynové páčky. Software v hlavní smyčce kontroluje příchozí příkazy přijaté sériovým komunikačním rozhraním. Přijde-li příkaz od uživatele k zahájení regulace, je nastaven časovač, který se spustí regulaci jednou za 0.05 ms a přejde zpět do nekonečné smyčky měření. V případě zahájení regulace, dojde ke spuštění časovače a program zahájí výpočet regulačního zásahu. Po-té je provedeno nastavení akčního členu PWM, který reprezentuje řízení palivového čerpadla a jsou odeslány naměřené hodnoty otáček a teploty výstupních plynů po RS232 do PC. Program se opět vrací do nekonečné smyčky měření..

53


Obrázek 40Vývojový diagram programu pro mikroprocesor

54


10.1.1 Popis modulu Main.c Hlavní částí je modulu je nekonečná smyčku, ve které jsou volány funkce měření a čeká se na vstup od uživatele k nahrání nových regulačních konstant, zahájení případně ukončení regulace. Hlavní modul main.c slouží k tomu aby řídil komunikaci a výpočty mezi funkcemi jednotlivých modulů.

10.1.2 Popis modulu Kom.c Je určen pro komunikaci mezi PC a mikrokontrolérem,. Základní nastavení parametrů přenosu je obsaženo v Tabulka 2.

Parametry přenosu Rychlost

9600 baudů

Datové bity

8

Parita

Žádná

Stop bity

1

Start bity

1

Řízení toku

žádné

Tabulka 2 Nastavení programu pro nahrávání dat do mikrokontroléru

Dále modul obsahuje implementaci komunikačního protokolu mezi mikrokontrolérem a PC. Z PC je odeslána hodnota ‘2’ v mikroprocesoru je vyvoláno přerušení od sériové linky a je vybrána volba sekvenční regulace. V případě odeslání znaku ‘3’ je opět vyvoláno přerušení od sériové linky, v mikroprocesoru dojde k zakázání přerušení od sériové linky a zavolá se funkce pro přijetí regulačních konstant. Po ukončení této funkce se program opět vrátí do nekonečné smyčky. Protože PC interpretuje data jako Big Endien a mikroprocesor jako Little Endien je nutné realizovat vždy převod z jednoho typu na druhý. Mikroprocesor zasílá do PC pouze dvě hodnoty a to otáčky a teplotu výstupních plynů, v PC je testován v přijatá znak, pokud je hodnota ‘R’ jsou znaky přijaty a převedeny.

55


Komunikační protokol ‘2’

Regulace-sekvenční

‘3‘

Nastavení regulačních konstant.

‘R’

Zasílání

otáček

a

teploty

výstupních

plynů z mikroprocesoru

do

PC. Tabulka 3 Komunikační protokol

10.1.3 Popis modulu mereni.c Modul mereni.c obsahuje funkce, které měří a vyhodnocují vstupní a výstupní parametry nutné pro regulaci a plynulý let. Nejdůležitější funkce, které jsou obsaženy v tomto modulu jsou funkce pro měření teploty termočlánku, funkce pro měření otáček a funkce pro měření polohy páčky plynu, Funkce pro měření teploty Výstupní napětí z termočlánku je velmi malé, nedosahuje ani 50mV při maximální teplotě 1150°C . Zesílení OP177, viz Obrázek 28 je 100, tedy na vstupu do A/D převodníku maximálně 5V, to odpovídá maximálnímu možnému rozsahu A/D převodníku. Sekundární A/D převodník na kterém je napětí měřeno je 16 bitový, má dvě 8 bitové části ADC0H reprezentuje horní polovinu a ADC0M dolní polovinu, v těchto registrech je uložena číselná hodnota reprezentující právě naměřené napětí. Funkce obsahuje cyklus, ve kterém je přečtena nejdříve hodnota z registru AD0H tedy z horní

poloviny a uloží se do proměnné která má délku 16 bitů. Hodnota je

reprezentována datovým typem „unsigned long int“. Dále dojde k posunu této hodnoty v 16 bitové proměnné o 8 míst do leva a bitově přičteme dolní polovinu ADC0M, tím dostaneme hodnotu reprezentující vstup do AD převodníku. Výsledná hodnota teploty se vypočte ze vztahu: T= Kde

D ⋅ 1150 [°C ] 65535

D reprezentuje hodnotu naměřenou AD převodníkem

56


(34)

1150 je maximální hodnota teploty 65535 je maximální hodnota rozsahu 216 = 65536 , protože začínáme od nuly je výsledná hodnota o 1 menší, tedy 65535.

Funkce pro měření otáček. Měření otáček je realizováno pomocí impulsního snímače otáček, viz

Obrázek 41 Průběh vstupních signálů

Obrázek 41

zobrazuje průběh signálu na vstupu INT0. Původně bylo měření

realizováno pomocí přerušení na sestupnou hranu (mikrokontrolér není vybaven možností přerušení od náběžné hrany), avšak toto měření se ukázalo jako nespolehlivé. Přerušení není občas vyvoláno, ani průměrování výrazně nezlepšuje tuto chybu. Měření tedy probíhá v cyklu ve kterém se detekují logické úrovně signálu. Všechny pulsy jsou sečteny a pak je podle vztahu (30) vypočtená frekvence: f =

Kde

1048576 [Hz ] T0 + T1

(35)

T0 je doba odpovídající signálu v logické nule a

T1 je doba odpovídající signálu v logické jedničce. Funkce pro měření polohy páčky plynu. Tato poloha je vyhodnocována pomocí střídy, kde 10% střídy odpovídá minimální výchylce plynové páčky a naopak 90% plné výchylce plynové páčky. Frekvence signálu je 1000kHz a amplituda činí 4V. Měření probíhá stejně jako v případě měření frekvence, pouze výsledný výpočet je rozdílný: strida =

T1 [−] T0 + T1

57


(36)

Realizace softwaru pro PC Obrázek 42 zobrazuje princip funkce SW pro PC. Po spuštění programu následuje inicializace, která znamená hlavně otevření a nastavení komunikace po GPIB. Program čeká na volbu uživatele. Pokud je zvolena simulace je zahájen výpočet regulačního zásahu, který

je přiveden do matematického modelu, celý tento cyklus probíhá

v časovači s opakovací frekvencí 20Hz. Zvolí-li uživatel běh samotné úlohy je nastaven časovač pro realizaci úlohy, regulační zásah je vypočten v řídící jednotce z naměřených výstupních veličin matematického modelu převedených na signály pomocí GPIB přístrojů. Řídící jednotkou je nastavena výstupní akční veličina PWM, jejíž hodnota je vyčtena pomocí čítače a přes sběrnici GPIB je přivedena na vstup do matematického modelu. Celý cyklus se opakuje s frekvencí 2Hz. Není možné použít frekvenci 20Hz, protože čítač při frekvenci 20Hz a přechodu 90% do 10% PWM zatuhne a posílá na vstup poslední naměřenou hodnotu. Protože čítač negeneruje varovnou hlášku, ale posílá dál platná data není možné určit jestli se jedná o ustálení výstupu systému, nebo o chybu způsobenou čítačem.

58


Obrázek 42 Vývojový diagram pro software pro PC

59


11 Schéma měřící úlohy Obrázek 43 zobrazuje princip měřící úloh.. Uživatel spustí na příslušném PC program Fadec, proběhne inicializace přístrojů po GPIB. Nyní je možné navrhnout si regulátor, jehož odezvu na jednotkový skok si uživatel zobrazí díky simulaci. Po-té může uživatel nahrát zvolené regulační konstanty do řídící jednotky a zvolit spuštění regulace. Nyní probíhá regulace, uživatel může sledovat vliv jeho regulátoru na model modelářské turbíny. Regulaci je možné ukončit, případně nasimulovat nový regulátor.

Obrázek 43 Schéma měřící úlohy

60


12 Závěr Úkolem této práce bylo navrhnout a realizovat zařízení pro řízení modelářského turbínového motoru, k tomuto účelu využít poznatků z práce [8]. Tuto práci analyzovat a zjistit příčinu nefunkčnosti. Byla navržena nová funkční jednotka, která měří otáčky, teplotu výstupních plynů a polohu plynové páčky. Dále pak tato jednotka umožňuje řízení čerpadla pomocí PWM modulace. V jednotce je dále připraveno měření páčky přepínače, řízení svíčky a spouštěče pomocí PWM. Na jednotce určené k analýze byly nalezeny následující závady, které vedly k nefunkčnosti: nedodržení izolačních vzdáleností při návrhu plošného spoje, použití nestandardního pouzdra pro mikroprocesor a příliš blízká vzdálenost některých prokovů. Dále pak na jednotce bylo nalezeno nevhodně zvolené minimální napájecí napětí 17.5V. Novou jednotku je možné napájet již od 4V, díky stabilizovanému spínanému zdroji. Z návrhu řídící jednotky byl odstraněn obvod a konektor pro komunikaci po sériové lince. V nové jednotce jsou realizovány na samostatném plošném spoji, který je možné k jednotce připojit, tím vznikla značná úspora místa na plošném spoji pro řídící jednotku. Byl navržen nový obvod pro měření teploty z termočlánku. Došlo ke změně paměti, z paralelní na sériovou kvůli úspoře místa na plošném spoji. Tato paměť bohužel nebyla oživena z důvodu časové tísně. Do nové jednotky byly přidány další možnosti vyhodnocování měřených veličin a sice vzdušné rychlosti a teploty okolí. Dalším úkolem práce bylo, aby nová jednotka umožňovala změnu regulačních algoritmů a navržení počítačového modelu modelářské turbíny. Nová jednotka umožňuje změnu regulačních algoritmů. Jako počítačový model modelářské turbíny, byl použit model z práce [7], který byl identifikován na skutečné modelářské turbíně. Tento model byl převeden do diskrétního stavu metodou přibližné diskretizace. Dále bylo pro tento model navrženo 6 regulátorů, aby byla demonstrována možnost jejich použití pro řízení modelářského turbínového motoru. Další částí práce bylo s nově realizovanou řídící jednotkou a počítačovým modelem realizovat měřící úlohu, kde jako akční výstupy modelu budou použity přístroj připojené přes rozhraní GPIB. Úloha bude umožňovat vizualizaci a porovnání vlastností jednotlivých regulátorů. Jako akční členy byly použity generátor frekvence simulující otáčky, zdroj napětí simulující teplotu výstupních plynů, další generátor frekvence simulující řízení přípustně motoru pomocí plynové páčky a čítač který simuluje 61


palivové čerpadlo. Princip demonstrační úlohy je následující, uživatel zvolí výchylku plynové páčky a zahájí řízení turbínového motoru. V modelu jsou vypočteny hodnoty otáček a teploty výstupních plynů, které jsou spolu s výchylkou plynové páčky odeslány na příslušné přístroje po GPIB. Výstupy těchto přístrojů jsou přivedeny na řídící jednotkou, která provede příslušná měření, podle výsledků a předem zadaného regulátoru provede výpočet regulace a nastaví PWM určenou k řízení chodu čerpadla. Tato hodnota je vyčtena čítačem a odeslána po GPIB do PC, kde je přivedena do modelu simulujícího modelářský turbínový motor. Modelářský turbínový motor, by měl být regulován s frekvencí cca 20Hz, tato regulace by měla být řízená časem a ne událostí. Protože čítač není schopen vyčítat

kontinuálně hodnoty z výstupu řídící

jednotky s frekvencí 20Hz, bylo nutné tuto frekvenci zpomalit až na 2Hz. I při této velmi nízké frekvenci dochází u čítače k nežádoucímu jevu, během přechodu výstupu z řídící jednotky např. z 90% střídy do 10%, je čítačem naměřena hodnota 50% střídy a po-té čítač několik sekund tuto hodnotu posílá do PC, přičemž osciloskopem bylo zjištěno, že na výstupu z řídící jednotky a tedy na vstupu čítače je již hodnota 10% střídy. Přechodová charakteristika je tak zatížena touto chybou způsobenou čítačem a výsledné průběhy neodpovídají průběhům teoretickým. Měřící úloha byla sice realizována, ale s takto zavádějícími výsledky průběhu regulace není možné úlohu prezentovat, jako funkční simulaci turbínového modelářského motoru. Tato chyba nemohla být bohužel odstraněna pomocí příkazu *OPC, protože čítač vysílá správnou hodnotu a ne chybnou, která by mohla být identifikována a odstraněna. Možným řešením by bylo, posílat zároveň z řídící jednotky po sériové lince výstupní hodnotu určenou pro čítač a tyto hodnoty pak porovnávat. To by ovšem vyžadovalo řízení regulace událostí a degradovalo by to částečně měřící úlohu na výpočetní koprocesor.

62


Příloha A OBRÁZKY OBRÁZEK 1 TURBÍNOVÝ MOTOR PRATT & WHITNEY F100 ....................................................... 2 OBRÁZEK 2-SCHÉMA SIMULAČNÍ ÚLOHY.................................................................................... 3 OBRÁZEK 3 VZTLAKOVÁ ČÁRA ..................................................................................................... 4 OBRÁZEK 4 PV DIAGRAM TURBÍNOVÉHO MOTORU................................................................... 5 OBRÁZEK 5 SCHÉMA ŘÍZENÍ RC MODELU.................................................................................... 8 OBRÁZEK 6 DÁLKOVÝ OVLADAČ PRO ŘÍZENÍ LETECKÝCH MODELŮ.................................... 9 OBRÁZEK 7 PŘÍKLAD PPM MODULACE....................................................................................... 11 OBRÁZEK 8 PWM ............................................................................................................................. 12 OBRÁZEK 9 NAPÁJENÍ MODELU LETADLA S VYUŽITÍM OBVODU BEC ................................ 13 OBRÁZEK 10 NAPÁJENÍ MODELU LETADLA BEZ OBVODU BEC ............................................. 14 OBRÁZEK 11 REGULACE PODLE FUNKČNÍHO VZTAHU ........................................................... 15 OBRÁZEK 12 REGULACE SE ZPĚTNOU VAZBOU........................................................................ 16 OBRÁZEK 13 PRINCIP TERMOČLÁNKU S KOMPENZAČNÍM VEDENÍM .................................. 18 OBRÁZEK 14 KONSTRUKCE TERMOČLÁNKOVÉHO SNÍMAČE SE ZBRŽDĚNÝMI PLYNY.... 18 OBRÁZEK 15 ZAPOJENÍ WHEATSONOVA MŮSTKU S TERMOČLÁNKEM ............................... 20 OBRÁZEK 16 SYSTÉM PRO MĚŘENÍ OTÁČEK S MAGNETOINDUKČNÍM PŘEVODNÍKEM.... 22 OBRÁZEK 17 SYSTÉM S OTEVŘENÝM OBVODEM ..................................................................... 23 OBRÁZEK 18 ZÁVISLOST TEPLOTY VÝSTUPNÍCH PLYNŮ NA OTÁČKÁCH........................... 25 OBRÁZEK 19 ELEKTROMOTOR SPEED 300 .................................................................................. 26 OBRÁZEK 20 MODELÁŘSKÁ SVÍČKA........................................................................................... 27 OBRÁZEK 21 PALIVOVÉ ČERPADLO ............................................................................................ 28 OBRÁZEK 22 VÝVOJOVÝ KIT S PROCESOREM ADUC836.......................................................... 32 OBRÁZEK 23 BLOKOVÉ SCHÉMA NAPÁJENÍ OBVODU ............................................................. 33 OBRÁZEK 24 OBVOD MC34063A.................................................................................................... 34 OBRÁZEK 25 VNITŘNÍ ZAPOJENÍ OBVODU ICL7660 .................................................................. 35 OBRÁZEK 26 OBVOD PRO NAPÁJENÍ ŘÍDÍCÍ JEDNOTKY .......................................................... 37 OBRÁZEK 27 ZAPOJENÍ PAMĚTI NA SBĚRNICI I2C .................................................................... 38 OBRÁZEK 28 OBVOD PRO MĚŘENÍ NAPĚTÍ Z TERMOČLÁNKU ............................................... 39 OBRÁZEK 29 ZAPOJENÍ PD REGULÁTORU .................................................................................. 41 OBRÁZEK 30 ZAPOJENÍ PI REGULÁTORU.................................................................................... 41 OBRÁZEK 31 ZAPOJENÍ PID REGULÁTORU................................................................................. 42 OBRÁZEK 32 VZORKOVÁNÍ OBRAZU .......................................................................................... 45 OBRÁZEK 33 SCHÉMA REGULACE ............................................................................................... 46 OBRÁZEK 34 NÁVRH PROPORCIONÁLNÍCH REGULÁTORŮ ..................................................... 47 OBRÁZEK 35 NÁVRH PROPORCIONÁLNĚ DERIVAČNÍHO REGULÁTORU.............................. 48 OBRÁZEK 36 NÁVRH PROPORCIONÁLNĚ INTEGRAČNÍCH REGULÁTORŮ............................ 49

63


OBRÁZEK 37 NÁVRH PROPORCIONÁLNĚ INTEGRAČNĚ-DERIVAČNÍHO REGULÁTORU.... 50 OBRÁZEK 38 POROVNÁNÍ NAVRŽENÝCH REGULÁTORŮ ........................................................ 51 OBRÁZEK 39 PIREG1 V NAVRŽENÉM SW .................................................................................... 52 OBRÁZEK 40VÝVOJOVÝ DIAGRAM PROGRAMU PRO MIKROPROCESOR.............................. 54 OBRÁZEK 41 PRŮBĚH VSTUPNÍCH SIGNÁLŮ.............................................................................. 57 OBRÁZEK 42 VÝVOJOVÝ DIAGRAM PRO SOFTWARE PRO PC ................................................. 59 OBRÁZEK 43 SCHÉMA MĚŘÍCÍ ÚLOHY ........................................................................................ 60

Příloha B

TABULKY: TABULKA 1 MĚŘÍCÍ ROZSAHY TERMOČLÁNKŮ........................................................................ 19 TABULKA 2 NASTAVENÍ PROGRAMU PRO NAHRÁVÁNÍ DAT DO MIKROKONTROLÉRU ... 55 TABULKA 3 KOMUNIKAČNÍ PROTOKOL ..................................................................................... 56

Literatura: [1]

Draxler, Karel: Přístrojové systémy letadel I. ČVUT FEL, 2003, Praha.

[2]

Haasz, Vladimír a Sedláček, Miloš: Elektrická měření přístroje a metody: ČVUT FEL, 2000, Praha.

[3]

Vedral, Josef a Fischer, Jan: Elektronické obvody pro měřící techniku: ČVUT FEL, 2004, Praha.

[4]

Hanus, Daniel: Pohon letadel: ČVUT FSI, 2006, Praha.

[5]

Horáček, Petr a Fuka, Jindřich: Systémy a modely: ČVUT FEL, 1996, Praha.

[6]

John, Jan: Systémy a řízení: ČVUT FEL, 2003, Praha.

[7]

Hájek, Miroslav: Identifikace proudového motoru pro model letadla: bakalářská práce, 2006, Praha.

[8]

Juříček, Tomáš: Řídící jednotka modelářského turbínového motoru: diplomová práce, 2006, Praha.

[9]

Stavovčík, Boleslav: Všeobecné znalosti letounu 1 díl: CERM, 2002, Brno.

[10]

Vyhledávací portál pro technickou dokumentaci k elektrotechnickým součástkám.

64


[11] [12] [13]

URL: < http://www.alldatasheet.com/> [cit. 2008-6-5]. Modelářský internetový magazín URL: http://www.mojehobby.cz/> [cit. 2008-2-2]. Stránky zabývající se stavbou a řízením leteckých modelů. URL: < http://www.kolmanl.info/> [cit. 2008-1-2]. Stránky věnující se RC modelářství URL: < http://www.mo-na-ko.net/> [cit. 2008-13-4].

[14]

Stránky FSI VUT v Brně věnující se termomechanice URL: < http:// ottp.fme.vutbr.cz/> [cit. 2008-2-3].

[15]

Domovská stránka katedry měření. URL: < http://measure.feld.cvut.cz/> [cit. 2008-5-5]. Stránky věnující se programování, zejména mikroprocesorů 8051. URL: < http:// www.kvetakov.net/> [cit. 2008-17-5]. Stránky věnující se historii leteckých motorů. URL: < http:// www.mzak.cz/> [cit. 2008-1-4]. Stránky modelářského klubu obce Lipence, popisující stavbu modelářského turbínového motoru. URL: < http://mklipence.wz.cz/> [cit. 2008-2-4]. Stránky věnující se RC modelům z hlediska obvodového vylepšování URL: [cit. 2008-4-4]. Stránky věnující se RC modelům z hlediska obvodového vylepšování URL: [cit. 2008-4-4]. Stránky výrobce RC modelů URL: [cit. 2008-3-1]. Stránky prodejce RC modelů URL: [cit. 2007-7-3].

[16] [17] [17]

[18] [18] [19] [20] [21]

Stránky pana docenta Jaloveckého, kde popisuje svůj kit pro mikrokontroléry ADuC83x. URL: < www.jalsoft.iol.cz/> [cit. 2007-29-6].

65


Fakulta elektrotechnická katedra měření

Recommend Documents