Istutuspään sähköjärjestelmän suunnittelu ja toteutus
Kelloniemi, Tuomas (2016)
Diplomityö
Kelloniemi, Tuomas
2016
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2016111428396
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2016111428396
Tiivistelmä
Työn tavoitteena on suunnitella sähköjärjestelmä kevyen istutuskoneen istutuspäälle. Sähköjärjestelmän tulee sisältää ohjaus viidelle lineaariaktuaattorille. Ohjausta varten sähköjärjestelmässä on mikro-ohjain, joka tarvitsee lineaariaktuaattoreiden ohjaukseen antureilta tulevaa tietoa. Mikro-ohjaimen toimivuuden takaamiseksi on suunniteltava sähköjärjestelmään galvaaninen erotus lähteviin ja tuleviin signaaleihin. Jännitteenerotuksen johdosta mikro-ohjaimen käyttöjännitteen saannille on suunniteltava erotettu hakkuriteholähde. Sähköjärjestelmässä käyttäjän käyttöliittymänä on kauko-ohjaimella toimiva ohjaus.
Työn teoria osuudessa käydään läpi sähköjärjestelmän osa-alueiden teoreettinen toiminta. Sähköjärjestelmän toteutuksen kannalta työssä suunnitellaan ja simuloidaan vaadittavat hakkuriteholähteet mikro-ohjaimelle ja antureiden jännitteensyötölle sekä suunnitellaan jännitteenerotus optoerottimilla ja simuloidaan niiden toimivuutta sähköjärjestelmän signaaleille. Mikro-ohjaimen toimintaa käydään läpi ohjelmien rakenteiden osalta, käyden läpi laitteen loogista toimintaa ja lineaariaktuaattoreiden PID ohjauksen ohjelmointia.
Työstä pois jäävät aihealueet on ennalta kauko-ohjauksen toteutus ja työn edistymisaikataulun johdosta laitteen konkreettinen toteutus ja sitä myötä testaus. Lopputuloksena on istutuspään sähköjärjestelmän toiminnallinen konsepti, jonka pohjalta järjestelmän rakentaminen voidaan aloittaa. The focus of this thesis is to design electric system for light-weight tree planting machine to operate the planting head. Electric system provides control for five linear actuators. Micro controller is included to provide the needed control for those linear actuators. Micro controller will utilize sensory data to control the linear actuators. For the sake of functionality of the micro controller galvanic isolation was designed into the electric system for incoming and departing signals. Because of voltage isolation separate switch mode power supply was designed to provide the operating voltage needed by the electric system. The electric system is operated via remote control.
Theory part of this thesis deals with the theoretic operating principles behind different sub sections that are needed in the electric system. The practical part of this thesis includes the design and simulation of switch mode power supplies that the micro controller and voltage input needs, also voltage isolation via optocouplers was designed and their function was simulated for the signals of the electric system. Operation of the micro controller is addressed by presenting structure of the programs and covering logical operating principles of the device and programming of PID control for the linear actuators.
Area that is excluded from this thesis is the implementation of remote control and also construction phase and final testing are scheduled to take place at later date and are not covered. End result of this thesis is functioning concept for the electric system to be used as basis in constructing the electric system for the light-weight tree planting machine.
Työn teoria osuudessa käydään läpi sähköjärjestelmän osa-alueiden teoreettinen toiminta. Sähköjärjestelmän toteutuksen kannalta työssä suunnitellaan ja simuloidaan vaadittavat hakkuriteholähteet mikro-ohjaimelle ja antureiden jännitteensyötölle sekä suunnitellaan jännitteenerotus optoerottimilla ja simuloidaan niiden toimivuutta sähköjärjestelmän signaaleille. Mikro-ohjaimen toimintaa käydään läpi ohjelmien rakenteiden osalta, käyden läpi laitteen loogista toimintaa ja lineaariaktuaattoreiden PID ohjauksen ohjelmointia.
Työstä pois jäävät aihealueet on ennalta kauko-ohjauksen toteutus ja työn edistymisaikataulun johdosta laitteen konkreettinen toteutus ja sitä myötä testaus. Lopputuloksena on istutuspään sähköjärjestelmän toiminnallinen konsepti, jonka pohjalta järjestelmän rakentaminen voidaan aloittaa.
Theory part of this thesis deals with the theoretic operating principles behind different sub sections that are needed in the electric system. The practical part of this thesis includes the design and simulation of switch mode power supplies that the micro controller and voltage input needs, also voltage isolation via optocouplers was designed and their function was simulated for the signals of the electric system. Operation of the micro controller is addressed by presenting structure of the programs and covering logical operating principles of the device and programming of PID control for the linear actuators.
Area that is excluded from this thesis is the implementation of remote control and also construction phase and final testing are scheduled to take place at later date and are not covered. End result of this thesis is functioning concept for the electric system to be used as basis in constructing the electric system for the light-weight tree planting machine.