Funkční model impulsního testeru vinutí cívek

Bc. Mikuláš Tschunko

Master's thesis

Functional model of impulse coil winding tester

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá impulsní metodou měření cívek, při které je snímána odezva na vysokonapěťový puls. Teoretická část seznamuje se základními parametry cívek a tlumivek, jako je indukčnost, parazitní kapacita, odpor, rezonanční a mezní frekvence, maximální proud a maximální napětí. Dále obeznamuje se základními typy zvyšujících měničů, které jsou potřebné pro nabití kondenzátoru vysokonapěťového testeru na napětí v řádech kilovoltů. Nakonec popisuje samotnou impulsní metodou testování cívek, která dokáže identifikovat zkraty vinutí, průrazy na kostru a řadu dalších poruch. Je zde také provedena simulace s virtuální cívkou o náhodných parametrech. V praktické části diplomové práce je hlavním tématem tvorba prototypu měřicího zařízení s omezeným rozsahem napětí z důvodu bezpečnosti. Nejdříve je vytvořeno simulační schéma obvodu zvyšujícího měniče v softwaru Microcap od firmy Spectrum Software. Následně je navržena deska plošných spojů v prostředí Eagle firmy Autodesk. Současně je naprogramována řídicí jednotka Arduino Nano včetně komunikačních periferií, jako je LCD zobrazovač, klávesnice a komunikační USB rozhraní, v jazyce Wiring. Desky plošných spojů, LCD, klávesnice a konektory jsou nainstalovány do plastové krabičky opatřené popisky. Nakonec je provedeno kontrolní měření s různými vzorky cívek s uměle vytvořenými defekty. Měření jsou zobrazena do grafů pro porovnání.

Abstract:

This diploma thesis is about the Impulse testing of coils and magnets where a high voltage impulse response is watched. The theoretic passage introduces main parameters of coils like inductance, parasitic capacitance, resistance, resonance frequency, corner frequency, maximum current and voltage. Next there are described some types of high voltage DC-DC converters which are needed to charge a capacitor of the tester for kilovolts. In conclusion, the coil testing method itself is described. This method is able to detect winding insulation failure and short-circuit to the coil core and many more failures. This is verified by simulation with a virtual coil with random parameters. The main theme of the practical passage is creating a prototype of measure device with limited range of output voltage due to safety. First, there is created a simulation scheme of the boost converter in the software Microcap by company Spectrum Software. Next the Printed circuit board is designed in the software Eagle by Autodesk. The main control unit Arduino Nano is also programmed in the Wiring language with communication peripherals like Liquid Crystal Display, keyboard and USB connect interface. Then these ones and connectors are installed to a plastic cover with labels. At the end the control measures with some types of perfect and artificially defected coils are executed. Their impulse characteristics are scoped for comparisons.

Keywords

Impulsní metoda měření cívek, indukčnost, rezonanční kmitočet LC obvodu, DC-DC měnič, Step-Up měnič, USB-TTL převodník, Arduino Nano, osciloskop

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Miroslav Novák, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Mechatronics