Entwicklung einer Ansteuerung von Gleichstrommotoren für mechanische Wechselverkehrszeichen (Prismenwender)

Ansteuerung von Gleichstrommotoren

Einsatzbereich der Gleichstrommotoransteuerung

Die Gleichstrommotoransteuerung wurde für den Bereich Verkehrsleittechnik entwickelt und ist für die Drehung und Überwachung der Position von bis zu 4 Drei- oder Vierkantprismen verantwortlich. Die Motoransteuerung wird in ein vorhandenes System integriert und wurde mit der Zielstellung entwickelt, die Anzahl der notwendigen Baugruppen von 4 auf 2 zu reduzieren, Platz einzusparen und den Verkabelungsaufwand zusammen mit den Herstellungskosten zu reduzieren.

 

Funktionsweise der Gleichstrommotoransteuerung

Die elektronische Baugruppe kommuniziert über ein 8-Bit parallel Bus mit einer externen Steuerung, verarbeitet deren Steuerbefehle und meldet an diese die Position der einzelnen Prismen zurück. Die Baugruppe besteht aus zwei Funktionsgruppen, einem Businterface und der eigentlichen Motorsteuerung, welche voneinander galvanisch getrennt sind.

Das Businterface wird von der externen Steuerung mit Strom versorgt. Die Verarbeitung der Befehle der externen Steuerung und die Rückmeldung der Prismenpositionen werden durch einen 8-Bit 16MHz ATMEGA165P von Atmel organisiert. Dieser übergibt auch die Steuerbefehle (16 Fahrtstufen, Geschwindigkeit und Richtung) an den ATMEGA88-20AU der Motorsteuerung. Zusätzlich werden auch die Umgebungstemperatur und die Temperaturen der Leistungsstufen überwacht, um bei Überlast die Motoren rechtzeitig abschalten zu können.


Die Funktionsgruppe Motorsteuerung wird durch die extern für die Motoren bereitgestellte Spannung von 10V bis 30V DC versorgt. Die Spannungsumsetzung und Regelung erfolgt durch den Step Down Converter LTC3631 von Linear Technology. Der ATMEGA88-20AU stellt für die 4 Leistungsstufen ein 8-Bit PWM Signal zur Verfügung, überwacht den Strom der 4 Gleichstrommotoren und organisiert die Anfahr- und die Bremsrampen. Die Leistungsstufen stellen bis zu 10A für jeden Motorkanal zur Verfügung.

Die Software wurde mit C innerhalb von Atmel Studio entwickelt.

Funktionsweise der Gleichstrommotoransteuerung

 

Die Gleichstrommotoransteuerung erfüllt die EMV-Norm DIN EN 50293:2013 und wurde für den Einsatz bei Umgebungstemperaturen von -40°C bis 70°C entwickelt. Schaltplan und Leiterplatten- Layout wurden mit Mentor PADS entworfen.


Sie benötigen noch mehr Informationen?
Auf unserer Internetseite Referenzprojekte der Elektronik-Entwicklung können Sie sich ausführlich über weitere Projekte informieren und auf der Seite Elektronik-Entwicklung stellen wir ihnen unser komplettes Leistungsspektrum vor.