Elektronik und Software zur 3D-Positionierung im Wasserbad

Zusammenfassung: In der vorliegenden Arbeit wurde eine eigenständige Steuerung einer dreidimensionalen Positioniereinrichtung auf der Basis eines Mikrokontrollers erstellt. Der Antrieb der mechanischen Komponenten erfolgt mittels 5-Phasen Schrittmotoren. Die Bedienung der Steuerung kann direkt mit einer Tastatur und einer LC-Anzeige erfolgen. Die Tastenbelegung ist hierbei variabel und die Benutzerführung wird durch eine Anordnung der vorhandenen Befehle in Menüs erleichtert. Um eine externe Steuerung der Einheit zu ermöglichen, ist eine serielle Schnittstelle integriert, durch die alle verfügbaren Funktionen mit Hilfe eines eigenen Befehlssatzes angesprochen werden können. Evtl. aufgetretene Fehler werden zurückgemeldet. Die Steuerung der Schrittmotoren erfolgt mittels eines pulsweitenmoduliert geregelten Stromes, der in zwei Stufen geschaltet werden kann, um die Erwärmung der Motoren im Stillstand zu verkleinern. Hierfür werden integrierte Transistorbrücken verwendet, die Regelung des Stromes erfolgt mit einer Komparatorschaltung. Die beiden Schaltungsteile - Mikrokontroller und Motorsteuerung - sind räumlich, in verschiedenen 19''-Einschüben und elektrisch, durch den Einsatz von getrennten Stromversorgungen und Optokopplern, voneinander getrennt. Die Arbeit hat folgende technische Daten: * Mikrokontroller: 68HC16 von Motorola, 16MHz * Software: Assembler, 11kB Objektcode, 240kB Sourcecode: (ca. 5.500 Zeilen) *Motoren: 3 x 5-Phasen Schrittmotor von Berger Lahr (VRDM 566/50 LHA) * Ansteuerung: Vollschrittbetrieb (500Schr./Umdr.) max. * Strom pro Phase: 0,5A * Chopperspannung: ca. 30V Schrittfrequenz * Positioniervorgang: 1,4kHz, * Schnellbetrieb: 12kHz * Ansteuerbarer Fahrweg: max. 400mm * Verwendete Schrittauflösung: 5µ