캡스톤 설계 Progress report(3/4) 8조 박범휘 김수빈

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1 캡스톤 설계 Progress report(3/4) 8조 2007730160 박범휘 2007730204 김수빈
함도현 윤승욱

2 목차 Chapter 1 설계 일정 및 일정 비교 Chapter 2 진행 상황 Chapter 3 앞으로의 진행 상황

3 1. 설계일정 학 교 캡 스 공 톤 식 일 일 정 정 ·3월 4일 : 예비조편성 및 RFP작성
·3월 25일 : 예비 제안서 발표 ·4월 6일 : 기술 발전 에세이 제출 ·4월 15일 : 개념 설계 발표 ·4월 20일 : 공학 윤리 에세이 Progress report(1/4) 5월 4일 : Progress report(2/4) 5월 18일 : 중간 상세 설계 발표 Progress report(3/4) 이후는 추후 공지에 따라 진행 예정 ·4월 22일 ~ 4월 26일 : 중간고사 ·6월 10일 ~ 6월 21일 : 기말고사 학 교 공 식 일 정 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

4 1. 설계 일정(기존) KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING 설계일정 3월 4월 5월 6월
아이디어 및 지도교수님 선정 제안요청서 및 발표자료 작성 제안서 발표 하 드 웨 어 제 작 시장 조사 및 관련연구조사 사이리스터와 인버터 학습 모터 선정 및 사양 확인 3상 사이리스터 제작 사이리스터의 손실 최소화 실험 기동 방법 결정 및 모터구동 확인 소 프 트 Atmega2560을 이용한 모터제어코드 작성 PC와 블루투스 모듈의 연동 확인 스마트폰 앱 제작 Atmega2560과 스마트폰 연동 확인 전체시스템 확인 엔코더 구입 및 pi 제어 시스템 제작 오류 확인 및 완성 최종 보고를 위한 보고서 작성 최종 발표 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

5 1. 설계 일정(Progress 2차) KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING 설계일정 3월 4월
5월 6월 아이디어 및 지도교수님 선정 제안요청서 및 발표자료 작성 제안서 발표 하 드 웨 어 제 작 시장 조사 및 관련연구조사 사이리스터와 인버터 학습 모터 선정 및 사양 확인 3상 사이리스터 제작 사이리스터의 손실 최소화 실험 기동 방법 결정 및 모터구동 확인 소 프 트 Atmega2560을 이용한 모터제어코드 작성 PC와 블루투스 모듈의 연동 확인 스마트폰 앱 제작 Atmega2560과 스마트폰 연동 확인 전체시스템 확인 엔코더 구입 및 pi 제어 시스템 제작 오류 확인 및 완성 최종 보고를 위한 보고서 작성 최종 발표 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

6 1. 설계 일정(Progress 3차) 6 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING 설계일정 3월
4월 5월 6월 아이디어 및 지도교수님 선정 하 드 웨 어 제 작 시장 조사 및 관련연구조사 사이리스터와 인버터 학습 모터 선정 및 사양 확인 3상 사이리스터 제작 사이리스터의 손실 최소화 실험 기동 방법 결정 및 모터구동 확인 소 프 트 Atmega2560을 이용한 모터제어코드 작성 PC와 블루투스 모듈의 연동 확인 스마트폰 앱 제작 Atmega2560과 스마트폰 연동 확인 전체시스템 확인 엔코더 구입 및 pi 제어 시스템 제작 오류 확인 및 완성 최종 보고를 위한 보고서 작성 최종 발표 KWANG WOON UNI. 6 ELECTRIC ENGINEERING

7 1. 설계 일정(변경 사유) 7 정류부(SCR)회로 문제 1. BTW68900 소자의 정격은 크지만, 정류가 잘리는 문제
2. 단상 전파 정류회로를 구현 시, 펄스 변조 변압기가 없으면 단락 3. TCA가 완료되지 않으면, 펄스 변조 변압기를 따로 쓰더라도 120씩 차이 나는 3상의 함수발생기의 출력을 받을 수 없기 때문에 위상제어 불가 SCR 소자 변경 완료(TYN 640) 하였고, TCA 회로 제작 후, 실험 재개 KWANG WOON UNI. 7 ELECTRIC ENGINEERING

8 1. 설계 일정(변경 사유) 8 제어부(TCA)회로 문제
구성된 회로에서 많은 종류의 소자 변경과 회로 수정 끝에 적당한 캐패시터 저항 값을 찾아 위상제어 회로 완성 이 과정에서 시간을 많이 소요하여, 전체적인 일정이 뒤로 밀려짐 일정에 가능한 맞추기 위해, 실험 횟수를 늘릴 계획 KWANG WOON UNI. 8 ELECTRIC ENGINEERING

9 2. 진행상황 목표단계 오픈루프제어 폐루프제어 Analog Digital Application ▷가변저항을 이용한 위상제어
▷Atmega를 이용하여 제어 Application ▷스마트폰 어플을 통해 제어 폐루프제어 동기기 출력(주파수)을 피드백 받아서 정밀한 제어 동작 (*모터에 엔코더 부착에 어려움이 있어서 수정된 사항) KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

10 2. 진행상황 진행현황 Analong 제어 70% 75% 65% 40% analog digtal application
feedback 40% Analong 제어 70% 75% 65% 전체 TCA 회로 SCR회로 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

11 2. 진행상황 3 상 Thyristor 정류기 및 관련 이론 학습
회로와 추가 회로에 대한 연구 정류기 회로 시뮬레이션 - SCR 정류 회로를 통한 PSIM 를 통한 시뮬레이션 - 추후 설계하면서 반복실험을 통하여, 수정 예정 소자 선정을 통한 예산 산정 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

12 2. 진행상황 소자 선정 SCR 선정 SCR 선정 이유: 변압기 선정 이유: 게이트 전압 크기를 고려하여 변압기 선정
- TYN640RG 출처 : SCR 선정 이유: 모터 부하 전류 20A 기동 전류를 고려하여 2배의 전류 채택 변압기 선정 이유: 게이트 전압 크기를 고려하여 변압기 선정 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

13 2. 진행상황 소자 선정 - TCA 785 게이트 펄스 구현에 사용
컨트롤 전압을 사용하여, 원하는 각도의 전압을 계단 함수 형태로 구현 출처 : KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

14 2. 진행상황 소자 선정 - DAC 소자 - MCCB - 변압기 변압기 (220V/15V) 펄스 변압기 (1:1)
출처 : 출처 : - 변압기 변압기 (220V/15V) 펄스 변압기 (1:1) KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

15 2. 진행상황 예산 산정 항목 세부 품목 개수 가격[원] 고장 시 물품 교체 등 추가적 비용이 들어갈 것으로 예상 SCR
BTW69800 10 29,400 TYN640 22,000 TCA785 6 36,300 MCCB 1 변압기 일반/펄스변조 18,000 PCB 150*150 ,150*200 5 35,300 커패시터 0.1uF, 1nF 20 1,000 가변 저항 3,100 전선 10,000 방열반 12 5,400 182,500 고장 시 물품 교체 등 추가적 비용이 들어갈 것으로 예상 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

16 2. 진행상황 PSIM 시뮬레이션 직류 모터와 부하 및 속도 센서

17 2. 진행상황 점호각 0도 점호각 45도 점호각 60도 점호각 120도
시뮬레이션 상에서 초기 구동할 때, 정류되지 않는 구간이 잠시 나타남

18 2. 진행상황 점호각 따른 모터 속도의 변화 점호각 0도 점호각 45도 점호각 60도 점호각 120도
정확한 모터의 정격을 구현은 아니지만, 점호각에 대한 속도 변화 확인 가능 단, 점호각에 따라 비례하여 변화하지 않음을 확인 (제어 코드 작성에 참고)

19 2. 진행상황 3 상 Thyristor 정류기 제작 (1차 목표) 1. 정류기 제작 - 단상구현완료
- 제어부회로 완성후 3상 구현 2. 정류기 반응 속도 확인 및 수정 - 제작된 정류기가 목표하는 반응 속도가 될 때까지, 회로 수정 및 소자를 바꿔가며 실험(실험중) 3. 펄스 위상 오차 확인 및 조정 - TCA소자를 사용하여 Thyristor의 Gate에 펄스파를 입력하여, 출력 파형 및 펄스 위상 오차 확인

20 2. 진행상황(SCR 반파 실험) 실험 내용 TYN 640을 구매하기 전 BTW69800 으로 실험한 반파 실험
결선 방법 확인 및 함수발생기의 Duty 조절로 SCR 위상 제어확인 BTW69800소자가 이용하려는 방향과 맞지 않음을 확인 - 양방향 사이리스터 라는 것은 문제 되지 않았으나, 정류가 잘리는 것이 문제 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

21 2. 진행상황 (SCR 전파 실험) 실험 내용 다이오드와 SCR로 전파 정류 회로 구성 (변화하는 반파 SCR + 기존 반파 파형 다이오드) 함수발생기의 Duty 조절로 정상적인 다이오드 정류와 SCR 위상제어의 비교 펄스 변조 변압기의 필요성을 확인 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

22 2. 진행상황 (단상 TCA 회로 구현) 실험 내용 반복 실험을 통한 단상 TCA 회로를 구현
가변저항의 변화에 따른 펄스의 움직임을 관찰 15번 출력에서 0~180도, 14번 출력에서 180~360도 확인 TCA회로는 3개만 있으면, 6개 사이리스터 제어 가능성 확인 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

23 2. 진행상황 (3상 TCA 회로 구현) 실험 내용 반복 실험을 통한 3상 TCA 회로를 구현
다른 상의 출력끼리의 파형 비교 및 펄스 오차 확인 펄스 오차 감소 및 확인은 제작 완료 후 반복실험을 통해 수정할 계획 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

24 2. 진행상황 (TCA + SCR 실험) 실험 내용 TCA 회로로 만들어진 펄스로 SCR 위상 제어 실험
3상 실험은 실험 도중에 과전류가 흘러 5차 실험에 다시 실험할 계획 (소자가 망가지지 않았음) KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

25 2. 진행상황 (제작 및 보안해야 할 점) 보안해야 할 점 변압기에서 나온 3상 출력의 파형이 히스테리시스 곡선
변압기 절연 문제 눈에 보일 정도의 TCA 펄스 위상 오차 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

26 3. 앞으로의 진행방향 모터 제어 코드 작성 및 스마트폰 앱 개발 (2차 목표) 1. 모터 제어 소스 제작
TCA 소자의 컨트롤 전압에 대한 정류 전압 변화를 확인(점호각 제어) - P 제어 소스 코드를 작성, 목표 속도를 따라서 변화되는지 확인 - P제어가 완성되면, 속도 측정은 속도 측정계로 확인 - 컴퓨터로 시스템 동작 확인 2. 스마트폰 앱 제작 - 안드로이드 개발 환경을 학습 및 간단한 명령어만 수행하도록 제작 - 안드로이드 폰과 atmega 2560과 블루투스 연결 시도 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

27 3. 앞으로의 진행방향 제품 완성 및 시스템 구성 확인 (3차 목표) 1. 시스템 확인
- 임의의 값을 입력하여, 목표 속도에 도달하는지 확인 - 스마트폰으로 모터가 제어 되는 지 확인 2. atmega2560 코드 작성 (전체적인 시스템을 구현하고 시간적 여유가 있다면,) - P 제어를 보강하여, 부하 발전기 출력을 통한 PI 제어를 완성 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

28 4. 조원별 담당파트 박범휘 김수빈 윤승욱 함도현 정류기 설계 및 제작 PSIM 시뮬레이션 소자 구매 소자 선정 PPT 제작
KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

29 5. 참여율 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

30 6. 지도교수님 면담 6-1. 자문내역 정리 면담 후 이행 결과 3. 13 – 과제 선정 후, 관련 자료 수집
3. 27 – 모터 선정에 따른 소자 선정 및 회로 구상 4. 12 – 전체적인 일정 수정 및 소자 선정 5. 03 – SCR 정격을 고려하여 소자 구입 스너버 회로 구상 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

31 캡스톤 설계의 전체적인 의의/추진방향/주의사항 조언
6. 지도교수님 면담 6-2. 면담보고서 사본 설계 과제 선정 캡스톤 설계의 전체적인 의의/추진방향/주의사항 조언 주요 면담 내용 요약 3 월 13 알 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

32 추진방향 및 체계적인 질의응답 구축을 위한 자문
6. 지도교수님 면담 6-2. 면담보고서 사본 모터 선정 추진방향 및 체계적인 질의응답 구축을 위한 자문 주요 면담 내용 요약 3 월 27 일 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

33 6. 지도교수님 면담 6-2. 면담보고서 사본 4 월 12 일 주요 면담 내용 요약 - PI제어 대신 P제어로 변경
(엔코더 부착 여부) -시간적 여유가 된다면 부하 발전기로 폐루프 구현 4 월 12 일 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

34 6. 지도교수님 면담 6-2. 면담보고서 사본 5 월 2 일 주요 면담 내용 요약 스누버 회로에 관한 조언
면담 일지 2013년 5월 3일 주제 및 면담 시간 주 제 설계과제 선정관련 면담 시간 18:00 ～ 18:30 면담 내용 · 스너버 회로의 사용 여부 · 단상 제작 후 3상 제작을 하시라고 말씀하였음. 수정 ·및 예정사항 · 스누버 회로 부착 시 극성이 없는 커패시터 사용 하고 L과 C를 병렬로 사용하며, 용량은 수십 uF 정도로 사용 한다. · 스누버 회로의 저항을 사용할 시 수십 옴을 사용하고 용량이 큰 걸 사용 한다. 기타 사항 서명 주요 면담 내용 요약 5 월 2 일 스누버 회로에 관한 조언 및 각 소자 정격 크기 상담 KWANG WOON UNI. ELECTRIC ENGINEERING

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