Összefoglalás

Itt az év vége, először is hadd mutassak egy részletet a ma tartott -utolsó idei- futópróbánkból:
http://www.youtube.com/watch?v=wUNWoLplZOM

Az utóbbi időben a legtöbb energiát a dokumentálásra fordítottam, ennek és az ünnepeknek is köszönhető a bejegyzések ritkulása. A fejlesztés természetesen jövőre folytatódik, az év elején még elvégezzük a hajtáson a végső simításokat, majd nekilátunk a járműszerkezet felépítményének kidolgozásához.
Addig is minden kedves érdeklődőnek boldog új évet kívánunk!

Én hajtány, you tube!

Csütörtökön hosszabb távon is sikeres futópróbát hajtottunk végre, ebből egy menetet videón is rögzítettünk. A felvételen látható pályaszakaszt háromszor tettük meg oda-vissza. Túlmelegedés vagy vezérlési hiba nem jelentkezett. Elnézést a gyenge minőség miatt, idővel ez is fejlődni fog.
A videók ezeken a linkeken tekinthetők meg:
http://www.youtube.com/watch?v=dI_WR6_aio4
http://www.youtube.com/watch?v=8hqb35Eis14

...scripta manent

Kicsit lassítottam a projekten, de azért nem álltunk meg. Lassan közeleg a szakdolgozat leadásának határideje, így most már kénytelen vagyok a papírmunkának is időt szentelni. A lúgos akkuk épp formázódnak, ami -mivel többszöri feltöltésről és kisütésről van szó- elég időigényes (és unalmas) feladat. Kiderült hogy a vezérlő rendszer egyes részei nem működnek fagypont közelében, ezért ezen a téren is kisebb átalakítások lesznek.

Eredmények, tervek

A héten volt újabb futópróba, és nem voltak túlmelegedési problémák, bár ebben lehet hogy a hűvösebb idő is közrejátszott. Kipróbáltuk az eddig csak műhelyben használt áramszabályozást; ez biztonságosabbá tette a próbázást is, hiszen kézben tartattuk a melegedésért felelős inverter áramot. Következő feladat a frekvencia és az áram (illetve feszültség) közti szabályozási kapcsolat megteremtése lesz. Szintén a melegedés okán csökkentettem az inverter működési frekvenciáját. Így jobban sípol, de valamit valamiért. A következő mérföld kő az akkumulátorok cseréje lesz a vasúton használt 24V-os NiCad lúgos akkumulátor telepekre. Ezekkel 48V-ról fog üzemelni a hajtás, tehát azonos teljesítmény mellett csak fele áram fog folyni, ami ismételten a melegedés miatt előnyös. Tervbe van véve egy a jelenlegi négy helyett hat pólusú, nagyobb teljesítményű motor kipróbálása is.

Nácik, zsidók, hó

Nos, a héten Istvántelket megszállták a német katonák, és miközben buzgón próbálták felhajtani a zsidó statisztákat a marhavagonokba, elég morcosan néztek ha elsétáltunk a jelenet szélén -így hát a futópróbák szüneteltek. A mikrovezérlő ami csütörtökön újraprogramozva sem működött, most kedden első programozásra megjavult... deus ex machina, csak erre nehéz projektek alapozni. Mindenesetre amíg a hó eláll, sorra próbálgatom az újabb és újabb vezérlőprogramokat.

Konstrukció és obstrukció

Az inverter konstrukciója most új: két hídágban az IRFP064-eket kiváltotta pozíciónként három IRLZ34. A harmadik ágban egyelőre meghagytam az eredeti megoldást, ezzel teret engedve az összehasonlító méréseknek.
És ami most hátráltat: az új inverter műhelyi mérésekor meglepetéssel tapasztaltam, hogy az egyik PIC-ben megzápult a program (feltételezhetően a legutóbbi zárlatkor megindult áramok hatására). Mivel az újraprogramozás nem segített, a jövőhéten cserélem a PIC-et, aztán az újabb tesztek végtelen sora következik.

Aprózzuk

Nos, a közelmúlt rövidtávú futópróbái két eredményre vezettek. Ad primo: az olvadóbiztosítók olyanok mint a mosónők -korán halnak... Tehát mától a helyüket kismegszakítók veszik át. Ad secundo: az inverter hidat hat IRFP064 MOSFET alkotta -eddig. Sajnos a tartósan 30A feletti indítóáram túlmelegíti a félvezető tokozását. Megoldásként felmerül ISOTOP tokozású MOSFETek alkalmazása, de darabjuk 7000 forint. Ellenben TO220 tokozású félvezetőt négyet is kapok egy IRFP064 árából. Szóval most háromszor annyi van beépítve hármasával párhuzamosítva. Holnap jöhet a próba.

Esőben

Sajnos az időjárás szabotálta a pénteki és a mai futópróbát is. Inkább kihasználtam a lehetőséget a műhelyben való tesztelésre. Gyanús volt hogy néha kiesett a kommunikáció menet közben a két PIC között. Egy órás tartamteszt kimutatta a kommunikációs csatorna kontakthibáját, melyet javítottam is. Közben folyik egy új készülékszekrény tervezése is, amiben futópróbához egyben lehet kiszállítnai a hajtányra az elektronikát, nem pedig alkatrészenként. Ez a futópróbákat szünetelteti a hét második feléig, de az akkukat úgy is tölteni kell.

Lassúmenetben

Folyik a mikrovezérlők programjának finomítása. Tegnap este lassú menetben végighajtott a jármű a tárolásra kiválasztott csonkavágányon. Holnap megkezdjük a villamos berendezés hajtányon való mérését, rövidtávú próbamenetekkel.

Heti jelentés

Meg merem kockáztatni, hogy a hét végére sikerült valamennyi a hajtásrendszerhez kapcsolódó villamos hibát elhárítani. Hétfőn még kicserélek két IC-t a hídáramkört meghajtó kártyán -az új kártyán, ami tökéletesen működik, és a zavarjelenségek problémáját is megoldotta. Felszereljük a hajtást a vázra, és jöhetnek az állópróbák. Ez főleg a mikrovezérlő programjának sokszori módosítását fogja jelenteni, ami időigényes és pepecselős munka, de legalább talán jut idő a kamerára is...

Boncasztalon

A mai nap végig hibakereséssel telt. A vezérlőnek nem volt olyan egysége, amibe bele ne kellett volna piszkálni. A két mikrokontroller hajlamos a legváratlanabb pillanatokban resetelni, amit valószínűleg az inverter meghajtófokozatának zavarkibocsátása okoz. Emiatt újragondolom a vezérlőegység szerkezeti kialakítását, a meghajtófokozat a vezérlő kártyák közül valószínűleg átkerül az inverterre. Amikor éppen működött, a hajtásvezérlő DSP szépen tartotta az áramszabályzást.

Porszem a gépezetben

Nos, nekiláttam a villamos berendezés telepítésének. Pénteken tartottuk az első tesztet, ám egy hibás bekötés miatt a vontatómotor áramszabályzása az áram korlátozás helyett maximálisra növelte az áramot (negatív helyett pozitav visszacsatolás), és ez meghibásodásokat okozott. Ezeket a hibákat ma kijavítottam, de továbbra is működési zavarok vannak: a motor indítási parancsra valami miatt a vezérlő mikrokontroller újraindul. Holnap folytatódik a hibaelhárítás.

Az első fejezet vége

A mai nap folyamán helyére szereltem a vontatómotor és a hajtott motor lánckerekeit, illetve méretre daraboltam, és felhelyeztem a láncot. Az áttétel 14/40 fog, viszonylag nagy. Rövid elméleti fejtegetés következik ennek okáról:
Hagyományosan vontatómotornak soros egyenáramú motorokat használtak/nak. Ezeknek jó tulajdonsága, hogy kis sebességen nagy nyomatékot adnak le, nagy sebességen kicsi a nyomatékuk. Ugyanis egy vonat elindításához igen nagy nyomaték kell, gyorsításához kisebb, mozgásban tartásához pedig egészen kevés. A mi motorunk nyomatéka a szabályzás módja miatt (frekvenciaváltós táplálás) a névleges fordulatszámig állandó, névleges fordulatszám felett, az úgynevezett mezőgyengítéses tartományban pedig csökkenő. Ebben az úgynevezett mezőgyengítéses tartományban felgyorsítunk akár a névleges fordulatszám négyszeresére. Tehát: a nagy áttétel segítségével nagy nyomatékot biztosítunk indításhoz és kezdeti gyorsításhoz névleges fordulatszámig (pl 15km/h), majd egyre csökkenő nyomaték mellett emeljük a fordulatszámot a névleges fölé (pl 60km/h-ig). Ezzel a soros vontatómotor jellegét utánozzuk jó közelítéssel.
Végül hadd magyarázzam meg a bejegyzés címét: A mai nappal a mechanikai szerelést befejeztük. Holnaptól próbáljuk ki a villamos berendezést. A következő hét feladata ennek üzembehelyezése. Csak ha már ez működik, fogjuk tovább építeni a járműszerkezetet végleges formájába.

Sínen vagyunk

Ma felcsavaroztam a csapágyfészkeket -bennük a csapágyakkal és a tengelyekkel- a főkeretre. A két fémfelület közé 50mm vastag gumi betétek kerültek rezgéscsillapítás céljából, mivel rugózott felfüggesztést csak később kap a jármű. A vontatómotort is a helyére csavaroztam: a két belső kereszttartó alá. Kis szusszanás után pályára helyeztük a járművet. A nyomtávbeállítás jól sikerült, a hajtány szépen gurul a pályán.
Maradék energiáimat egy söntellenállás készítésébe fektettem. A motoráramot egy 5A-es lágyvasas műszerrel fogom mérni. A műszert eredeti helyén -egy mozdonyon- egy 200/5 A-es áramváltó táplálta, így 200A-ig mért. Mivel itt a motoráram 20A egyenáram lesz, így a megfelelő söntellenállással terjesztem ki a méréshatárt 5-ről 20A-re.

Üdvözlet a kedves olvasóknak!

Először is bemutatkoznánk: a Hegyi és Török Kísérleti fejlesztő-mérnökség egy 2007-ben alakult alkotói közösség. Elsősorban elektronikai, illetve mechatronikai jellegű műszaki problémák és feladatok megoldásával foglalkozunk. Erős a kötődésünk a vasúti területhez is, ide kapcsolódott első nyilvános fejlesztésünk is, a Natascha projekt (cikk a www.vonatmagazin.hu oldalon a virtuális vasút kategóriában).
Ez a blog első megközelítésben jelenlegi munkákról egy vasúti hajtány fejlesztéséről fog szólni, egyfelől az érdeklődők tájékoztatására, másfelől pedig hogy később a rendelkezésünkre álljon némi dokumentáció a munka menetéről.
A fejlesztés lényegi tárgya egy akkumulátorról táplált villamos (aszinkron motoros) hajtás. Ennek a rendszernek a tervezését szerény személyem, Török Bence végeztem, ez egyúttal szakdolgozatom témája is villamosmérnök Bsc szakon. Emellett a járműszerkezet csupán másodlagos, hordozó közeg a hajtásrendszer teszteléséhez. Ennek megfelelően, ahogyan az látszani is fog, a villamos rendszer elkészültéig a járműszerkezetet csak a minimálisan szükséges mértékig dolgozzuk ki.
 Az elmúlt hónapokban a villamos rendszer lényegében elkészült. Ez vázlatosan a következő: A tápellátást gépjármű akkumulátorok szolgáltatják. A rendszer már 12V-ról is működőképes, névleges feszültsége pedig 48V. Az akkumulátorra egy háromfázisú inverter csatlakozik, az akkumulátorok egyenfeszültségéből ez állítja elő a vontatómotor táplálásához szükséges háromfázisú, változtatható frekvenciájú és feszültségű táplálást. Fékezéskor a vontatómotor generátorként teljesítményt táplál vissza az inverterbe. Ezzel a teljesítménnyel az akkumulátorokat töltjük, illetve ha a fékteljesítmény nagyobb annál amit az akkumulátorok fogadni képesek, akkor egy fékellenálláson emésztjük fel. A hajtás vezérlését egy euro-rack kártyákból felépülő szabályozóegység látja el.  A hajtásszabályozást egy dsPIC mikrovezérlő végzi, mellette egy segéd mikrovezérlő látja el a hajtány egyéb rendszereinek (segédüzemek, kezelőszervek, alapjelképzés) működtetését.
 Az utóbbi hetekben a járműszerkezet alkatrészeinek legyártására illetve beszerzésére koncentráltunk. A járműszerkezet alapja az 1700mm hosszú, 1300 mm széles, 40x40x3 mm-es zártszelvényből hegesztett főkeret. A főkeret két hossztartóján helyeztük el a négy UCP-208 típusú önbeálló Y csapágyat. A csapágyakba illeszkedik a két 40mm-es átmérőjű acéltengely. A hajtott kerékpár tengelye tömör, a futókerékpár csőtengelyen ül. A hajtott kerekek átmérője a futókörön 285mm, a nyomtávolság 1435(-5)mm. A vontatómotorról lánchajtással visszük át a nyomatékot a hajtott tengelyre. A főkeret további két belső hosszmerevítőjét úgy méreteztük, hogy 760mm nyomtávolságú pályán való közlekedésnél azokra lehessen átszerelni a járművet hordó csapágyakat. A két belső hosszmerevítő közti keresztmerevítők hordozzák a vontatómotort. A vontatómotorról lánchajtás adja át a nyomatékot a hajtott tengelyre.
Az elmúlt héten a járművet Martonvásári telephelyünkről felszállítottuk Budapestre. Jelenleg folyik a járműszerkezet készre szerelése, majd következik a villamos berendezés telepítése.
 Ez történt eddig, mostantól valós időben követhetőek az események. Bármilyen érdeklődő kérdésre örömmel válaszolunk, szintén örülünk bármilyen építő jellegű jó ötletnek. Különösen várjuk olyanok hozzászólását, akik már rendelkeznek hajtányos tapasztalattal. Mielőtt kérdeznétek, igyekszünk hamarosan képekkel is jelentkezni.

Üdvözlettel: HTKFM