mladi raziskovalci za razvoj občine velenje merjenje akustike v prostoru s pomoČjo raČunalnika rezoničnik robert eb zorko mitja eb strazar bostjan ra center srednjih sol srednja elektrotehniska in računalniska sola trg mladosti velenje velenje dne mentor darko lihtenker dipl ing el kazalo uvod namen raziskovalne naloge metode dela vsebina naloge a teoretične osnove elektroakustična merjenja dojemanje zvoka merjenje zvočnega pritiska merjenje zvočne jakosti merjenje časa odmeva analiza zvoka zvočniki namestitev in odzivanje zvočnikov v prostoru da ad pretvornik tehnični podatki da ad kartice koračni motorji tipi koračnih motorjev koračni motorji z trajnim magnetom pm koračni motorji s spremenljivo magnetno prevodnostjo vr hibridni koračni motorji hb glavne karakteristike koračnih motorjev b opis gradnikov naloge osnovno krmilno vezje krmilnika koračnega motorja mikrofonski predojačevalnik rms usmernik usmernisko vezje merilni mikrofon seznam vseh uporabljenih elektronskih elementov opis programa zaključek povzetek zahvala literatura priloge rezultati meritev pogled na programsko okolje električne sheme vezij izpis programa uvod te raziskovalne naloge smo se lotili ker nas zanima akustika ki je posebno zanimivo področje elektrotehnike velikokrat se zgodi da ljudje premalo vedo o osnovah akustike predvsem ko namesčajo ozvočenje in postavijo zvočnike in mikrofon nepravilno v prostor in zvok se po njem ne razleze enakomerno ravno zato smo eleli bolje spoznati to področje in kot rezultat nasega dela izdelati orodje ki nam bo v pomoč pri postavljanju ozvočenja in izboljsavi akustike prostora namen raziskovalne naloge namen te raziskovalne naloge je izdelati orodje s katerim lahko opravimo meritve akustike prostora za različne frekvence in za različna ozvočenja ne glede na velikost in obliko prostora metode dela v prostor namestimo merilni komplet ki je sestavljen iz ojačevalnika zvočnikov ki bodo ozvočevali dani prostor merilnega mikrofona namesčenega na pogon koračnega motorja z danim krmilnikom ter računalnika z izdelano programsko podporo ki bo krmilila ves postopek v programu nastavimo eljene frekvence meritev ki jih računalnik ob meritvi preko ojačevalnika posilja na zvočnike ali preko da kartice krmili vco pri meritvi prostora nam programska oprema omogoča meritev z eljenimi frekvencami sprejemni kot merilnega mikrofona je zaradi mehanske prilagoditve izredno ozek zato lahko merimo odboje zvoka v zelo ozkem področju s pomočjo koračnega motorja merilni mikrofon obračamo po prostoru tako da lahko izvede meritve v obsegu ali stopinj odvisno od namestitve ozvočenja meritev v prostoru traja priblino min za vsako meritev se na zaslonu računalnika pojavi karakteristika akustike prostora za vsako od ih eljenih frekvenc vsako karakteristiko si lahko povečamo in bolj natančno ogledamo ter stiskamo na tiskalnik pogledamo si lahko tudi vseh karakteristik hkrati na istem koordinatnem sistemu to nam omogoča boljse primerjanje rezultatov različnih frekvenc iz grafov lahko ugotovimo slabosti akustike posameznih delov prostora in jih na osnovi le teh izboljsamo prestavitev zvočnikov namestitev absorbcijskih materialov na določena mesta v prostoru itd meritev lahko ponavljamo toliko časa da ne dobimo eljene karakteristike prostora program omogoča poleg izpisa tudi shranjevanje karakteristik posameznih prostorov ki jih lahko primerjamo pri poznejsi ponovni meritvi vsebina naloge a teoretične osnove elektroakustična merjenja dojemanje zvoka pri dojemanju zvoka moramo upostevati weber fechnerjev psihofizični zakon ki je priblino veljaven za normalne zvočne razmere občutek narasča z logaritmom jakosti draljaja s sodobnimi merilnimi napravami pa so ugotovili da omenjeni zakon ne velja enako za vse zvočne frekvence Človesko uho zaznava zvok od spodnjega slusnega praga jo ki je odvisna od frekvence zvoka do zgornjega slusnega praga ki povzroča bolečine meji lahko izrazimo tudi z amplitudo tlaka najmanso amplitudo tlaka in najmanso jakost zvoka ki jo uho zaznava najdemo pri frekvencah okoli hz in znasa jo graphic stripped wm graphic stripped po dogovoru uporabljamo v akustiki merilo v db ki ima za sinusno valovanje referenčno jakost zvoka z amplitudo jo graphic stripped wm graphic stripped za spodnji slusni prag pri frekvenci hz l log j jo db relativno stopnjo zvoka lahko izračunamo tudi s pomočjo amplitud tlaka pri tem moramo upostevati da je jakost zvoka sorazmerna s kvadratom amplitude tlaka decibeli so merilo za relativno vrednotenje jakosti draljaja na slusni organ stopnja glasnosti ki jo pri tem neka oseba doivlja in jo izraa pa je odvisna od njene psihične in fizioloske posebnosti predvsem torej od občutka zato ni fizikalno merljiva ker je spodnji slusni tlak odvisen od frekvence bi morali izbrati za vrednotenje glasnosti za vsako frekvenco drugo primerjalno vrednost jo to pa je za praktično rabo zelo nerodno zato izraamo glasnost zvoka drugače primerjalna osnova je čisto sinusno valovanje s frekvenco khz in z normalno amplitudo tlaka p special char in font symbol graphic stripped Če pripada zvočnemu draljaju relativna jakost zvoka l n db mu pripada ekvivalenta glasnost n fonov merjenje zvočnega pritiska nase uho zaznava spremembe zvočnega pritiska kot zvok določene frekvence zaradi tega je razumljivo da je zvočni pritisk kot objektivno merilo zvočne jakosti najpomembnejsi podatek zvočnega polja merimo ga z umerjenim mikrofonom ki je priključen na registrirni instrument katerega skala je umerjena v decibelih oz mikrobarih naprava za merjenje zvočnega pritiska tlaka se imenuje zvočni radiometer v preprosti izvedbi ima zvočni radiometer na navpični kovinski lički ali kremenovi nitki vodoravno obeseno lopatico s silo od katere je odvisen zasuk lopatice merjenje zvočne jakosti zvočno jakost merimo tako da merimo zvočni pritisk in s pomočjo teh meritev in diagrama ekvifonskih črt ugotovimo zvočno jakost v fonih to pa teko doseemo zaradi različne meje slisnosti pri različnih frekvencah Če bi imel merilni instrument fonomer umerjen tako da kae stevilo fonov za frekvenco khz skala v decibelih z ničelnim nivojem na meji slisnosti pri drugih frekvencah kazal samo v db pri primerjavi z jakostjo zvoka na meji slisnosti pri frekvenci khz s posebno frekvenčno karakteristiko instrumenta pa lahko doseemo da bo fonometer kazal točno zvočno jakost pri vseh frekvencah za vsako zvočno jakost bi morali imeti instzrument z drugačno frekvenčno karakteristiko kar bi naredilo instrument oz merilnik zelo zapleten zaradi tega predvidevajo standardi da imajo taki instrumenti tri različne karakteristike v katerih meriijo točno v okolici pa le priblino točno pa bo meril le zvok nesestavljenega nihanja sestavljeno nihanje pa bo izmeril efektivno vrednost zvočno jakost lahko merimo tudi subjektivno s primerjanjem zvoka znane zvočne jakosti z zvokom neznane jakosti primer za to je barhause ov fonometer ki ima slusalko v kateri dobimo zvok frekvence ali hz znane jakosti merilec primerja zvok neznane zvočne jakosti z zvokom v slusalki tako dolgo da sta si jakosti obeh zvokov enaki ker poznamo jakost zvoka ki ga oddaja slusalka poznamo tudi doslej neznano zvočno jakost pri tej metodi lahko nastopijo določene razlike rezultatov in meritev merjenje časa odmeva merjenje časa odmeva se je včasih izvajalo s stoparico merilec je s poslusanjem določil trenutek ko je izvor prenehal oddajati in trenutek ko se zvok v prostoru ni več slisal danes se za merjenje časa odmeva uporabljajo posebni instrumenti ki so zgrajeni iz mikrofona ojačevalnika in naprave za zapisovanje kateri se pisalna igla premika sorazmerno logaritmu vhodne napetosti Čas odmeva je pomemben podatek pri akustičnem preizkusanju prostorov in ugotavlanje njihove primernosti za ozvočevanje in druge namene Čas odmeva je potreben tudi pri določanju akustične moči potrebne pri ozvočevanju nekega prostora za merjenje koeficienta absorbcije pri določanju gostote zvočne energije v nekem prostoru itd analiza zvoka z analiziranjem zvoka ugotavljamo posamezne zvočne komponente te lahko ugotovimo z oscilogramom ki nam poda krivuljo časovnega poteka zvočnega nihanja iz te krivulje lahko s fourier jevo analizo ugotovimo posmezne komponente zvoka ker pa je taksna analiza časovno zelo zamudna so izdelali naprave ki hitro in istočasno analizirajo komponente ter podajo časovni diagram posameznih harmonskih komponent ali pa frekvenčni spekter na zaslonu braun ove cevi zvočniki zvočnik je del sistema za reprodukcijo zvoka z nalogo da električne signale pretvori v gibanje zraka dobra reprodukcija je da je gibanje zraka čimbolj enako tistemu ki ga proizvaja instrument in katerega sprejema mikrofon pri snemanju v studiju zvočnik s svojim premikanjem membrane povzroča zgosčine in razredčine katere nase uho zaznava kot zvok glede na različne principe pomikanja zraka poznamo več različnih principov delovanja zvočnikov dinamiČni zvočniki ki imajo v močnem magnetnem polju tuljavico na katero pripeljemo signale iz ojačevalnika in tako premikamo tuljavico na katero je pritrjena membrana ki s svojim nihanjem povzroča zvok elektrostatiČni zvočniki nimajo tuljavice ampak polarizirajo pole izmed več nekoliko razmaknjenih listov ter doseejo isto piezo elektriČni zvočniki koristijo elektrostrikcijski efekt pri katerem se kristal upogiba če na njega privedemo izmenično napetost plazmatiČni zvočniki delujejo tako da s pomočjo modulirane visoke napetosti povzroča ionizacijo zraka in tako tudi zvoka elektret zvočniki so samo podvrsta elektrostatičnih zvočnikov in se od njih razlikujejo po tem da nimajo folije ampak se vse dogaja v majhnih labirintih v katerih se zrak direkno ionizira in se siri v prostor kot majhne kontrolirane strele zvočnik oddaja zvok s sprednje in z zadnje strani membrane naloga ohisja je da loči te dve emisiji zvoka med seboj Če bi pustili igrati zvočnik na zraku bi prislo do t i akustičnega kratkega spoja med zadnjo in sprednjo stranjo zvočnika seveda se od ohisja zahteva tudi določene lastnosti ki naj bi jih ohisje imelo zato moramo zelo skrbno preučiti volumen in obliko ohisja ohisje mora imeti točno določeno prostornino ne preveliko ne premajhno prevelik volumen povečuje čas iztirjanja membrane dočim premajhen volumen premočno dri membrano v vakumu kadar se premakne membrana naprej in s tlakom kadar se membrana vrača v izhodisčni poloaj majhen volumen ne dovoljuje velikih sprehodov zato zvočnik igra tanko poveča se resonančna frekvenca in uničen je efekt globokih basov poznamo tri vrste ohisij kompresijsko bas refleks transmisijsko ohisje kompresijsko ohisje je popolnoma zaprto bas refleks imajo neko luknjo skozi katero spustijo zvok iz ohisja v ozračje transmisijsko ohisje pa zvok ki izhaja iz zadnje strani membrane vodi po dolgih poteh labirintu preden ga spusti v ozračje poznamo pa tudi t i odprta ohisja ki se uporabljajo pri tv sprejemnikih in pri radiu namestitev in odzivanje zvočnikov v prostorih zvočna omarica je lahko se tako dobra pa ne bo dala dobrih rezultatov če ne upostevamo vplivov okolice na razsirjanje zvoka velikokrat namreč od zvočnikov pričakujemo več kot so ti sposobni zlasti če jih nepravilno uporabljamo zadno besedo ima vedno prostor v katerem so namesčene zvočne omarice velikost prostora odločilno vpliva na to katero najnijo frekvenco zvoka lahko se slisimo v majhnem prostoru se tako dobri nizkotonski zvočniki ne pridejo do polnega izraza ker se v majhnem prostoru zvok z zelo nizkimi frefvencami ne more siriti tudi sama oprema v prostoru odločilno vpliva na kvaliteto zvoka izogibati se je potrebno velikih golih sten in velikih nezavesenih oken saj ta odbijajo zvok najbolje je da so okna zavesena tla pregrnjena s preprogami in pred stenami stoji pohistvo tako močno zmanjsamo nezaelene odboje zvočnih valov ki kazijo celotno zvočno sliko pri vseh nastetih nasvetih pa je potrebno nato se najti najugodnejsi mesti za zvočni omarici ki ne smeta biti postavljeni niti prenizko niti previsoko pri kupljenih zvočnih omaricah ki imajo navedene fantastične lastnosti se rado zgodi da v sobi kamor jih namestimo popolnoma odpovejo potrebno se je zavedati da je navedena frekvenčna karakteristika zvočne omarice v tovarni posneta v idealnih razmerah v prostoru kjer ni odboja zvoka neodbojna komora v sobi kjer navadno poslusamo glasbo pa razmere sploh niso idealne zato so lahko lastnosti zvočne omarice dosti slabse kot pričakujemo na srečo pa človesko uho le ni tako idealen sprejemnik zvoka kot velikokrat mislimo zato mnogih slabosti zvočnih omaric niti ne zaznamo tako kot bi jih zaznali v merilnem laboratoriju d a a d pretvornik kot e ime samo pove vemo da gre za napravo ki nam digitalne podatke pretvori analogne in obratno za naso nalogo smo uporabili pretvornik firme data capture to je kartica ki se vstavi v prosto mesto slot v pc računalniku priklučimo jo preko polnega konektorja bitna ad da kartica se uporablja za visoko natančno pretvorbo podatkov za sisteme pc xt pc at in kompatibilne računalnike podpopra je zelo siroka saj kartica deluje bodisi v pc xt ali pc at računalniku in podpira grafični kartice od hercules pa vse do super vga vsebuje en bitni digitalno analogni kanal in sestnajst bitnih analogno digitalnih kanalov tehnični podatki da ad kartice kartica omogoča unipolarno ali bipolarno obliko napetosti na vhodih in izhodu obliko izhodne napetosti nastavimo z jumperji kjer unipolarna nastavitev pomeni napetost od v do v in bipolarna napetost pa od v do v pri d a kartici izhodno obliko napetosti nastavljamo z jumperjem kratko sklenjena in d a bipolarni izhod kratko sklenjena in d a unipolarni izhod pri a d kartici pa vhodno obliko napetosti nastavljamo z jumperjem kratko sklenjena in a d bipolarni vhod kratko sklenjena in a d unipolarni vhod mona je nastavitev tudi dveh različnih naslovov to sta naslova h f in h f ff izbiramo ju z jumperjem kratko sklenjena in selektiran naslov h f kratko sklenjena in selektiran naslov h f Čas med dvema signaloma ki jih a d pretvornik lahko sprejme je special char in font symbol sekund karakteristike ad da d a podpira en bitni kanal izhodna napetost nastavljiva z vr unipolarna v do v bipolarna v do v izbira med unipolarno in bipolarno izbira z jp čas nastavitve nsec nelinearnost a d podpira sestnajst bitnih kanalov vhodna napetost unipolarna v do v bipolarna v do v izbira med unipolarno in bipolarno izbira z jp uspesna aproksimacijska metoda čas pretvorbe usec vsak kanal hardware konfiguracija pred uporabo ad da kartice moramo zagotoviti da so vsi jumperji in porti naslovov nastavljeni pravilno kot je opisano v ad da priročniku pin pomen pin pomen v v a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch a d ch gnd gnd v v d a out gnd gnd software konfiguracija je priloena z navodili v paketu ad da kartice porti naslovov pomen hex dec h f izhod a d stevilka kanala h f vhod a d niji bajt bitov h a fa vhod a d visji bajt bitov h b fb brisi a d register h c fc a d zanka pretvarjanja nija h d fd a d zanka pretvarjanja visja h e fe izhod d a niji bajt bitov h f ff izhod d a visji bajt bitov koračni motorji koračni motorji postajajo vedno bolj zanimivi ker se ukazi in podatki pojavljajo vedno bolj v digitalni obliki v nasprotju z enosmernim elektromotorjem pri katerem se gonilna gred vrti se koračni motor obrača samo za majhne in točno določene stopnje vrhunski koračni motorji imajo do stopenj na obrat kar pomeni korake po special char in font times koračni motor deluje torej kot pretvornik ki pretvarja digitalno besedo v točno določen kot zasuka rotorja gibanje motorja postane popolnoma odvisno od programa spreminjanje programa pa je vsekakor laje opravilo kot izdelava zapletenega fiksno oičenega krmilja koračni motorji nimajo obrabljivih sestavnih delov in za zanesljivo delovanje ne potrebujejo povratne zveze koračne motorje uporabljamo povsod tam kjer je treba pomikanje zelo natančno voditi npr v numerično vodenih strojnih orodjih kjer je treba pomakniti obdelovanec samo delček milimetra najdemo pa jih tudi v birotehiki v tiskalnikih za pomik glave in pomik papirja v disketnih pogonih za pomik glave tipi koračnih motorjev najbolj poznani tipi koračnih motorjev so motorji s trajnimi magneti motorji s spremenljivo magnetno prevodnostjo hibridni koračni motorji v posebno kategorijo spadajo linearni koračni motorji ki omogočajo gibanje v ravnini brez prenosa koračni motorji s trajnimi magneti pm pm motorji so enostavni po konstrukciji in nizki ceni motorji s trajnimi magneti imajo rotor radialno večpolno trajno namagneten glede na kot koraka pm koračni motor je lahko krmiljen unipolarno enopolno to je da je napajalni vir vedno ene polaritete kar nam omogoča bifilarno navitje motorja s sredinskim odcepom z vklapljanjem delnih navitij dveh faz lahko doseemo spreminjanje smeri magnetnega polja statorja podoben efekt pa lahko doseemo s preklapljanjem smeri toka v faznih navitjih v tem primeru pa je krmiljenje koračnega motorja unipolarno enopolno na sliki je prikazana vezalna shema enostavnega koračnega motorja ki ima dva statorska dela in dvopolni rotor ko je vključen prvi par elektromagnetov stoji rotor togo v tej legi ko pa ta par elektromagnetov izključimo in vključimo druga dva pa ta sprememba potegne rotor za en korak naprej in ga zadri v tej legi kot koraka je določen z graphic stripped ns stevilo vseh zob v statorskih delih s spremembo smeri toka v enem delu statorskega navitja se izvrsi premik rotorja za pol zobne delitve rotorja oziroma za eno zobno delitev statorja prednosti samodrni moment mehanska enostavnost boljse dusilne lastnosti zaradi trajnomagnetnega rotorja glede na motorje s spremenljivo magnetno prevodnostjo cena ker je običajno uporabljen feritni magnet slabosti majhen vrtilni moment magnetna jakost se lahko spremeni ne sprosti osi zaradi dralnega momenta zaradi konstrukcije ni izvedljiv za male korake ker so ti koračni motorji enostavne zgradbe in zato nizke cene so japonci začeli razvijati nova materiale odvisno od rotorskega premera so lahko rotor namagnetili z do poli kar pomeni krat toliko tudi več korakov tj od do Če bi rotor namagnetili z več poli bi dobili tudi več korakov vendar se z večanjem strevila polov otekoča dobra namagnetitev zaradi redkih zemeljskih materialov ki so jih nasli japonci so uspeli izdelati magnete ki omogočajo od do krat večjo magnetno energijo kot pa navadni feritni magneti in to za samo od do krat visjo ceno ti materiali so nd fe b neodin elezo bor koračni motorji s spremenljivo magnetno prevodnostjo vr lastnost tega motorja je da ima mehkomagnetni lamelirani rotor in lamelirani ter naviti stator stevilo zob na rotorju in statorju določa kot koraka ti motorji so običajno v tri ali stiri fazni izvedbi realne kombinacije statorskih in rotorskih zob dajo območje korakov od do special char in font symbol slika kae shemo trifaznega koračnega motorja motor je navit v stiripolni izvedbi in napajamo le navitje faze a stirje rotorski zobje so poravnani s stirimi statorskimi Če sedaj napajamo fazo b se bo motor premaknil za special char in font symbol tako da se bodo naslednji stirje statorski zobje poravnali s statorskimi navitji faze b Če bi namesto faze b napajali fazo c bi to povzročilo zasuk motorja v drugo smer princip delovanja je da zavzame motor kot sistem minimalno energetsko stanje to stanje nastopa takrat ko da pozicija statorskih in rotorskih zob največjo magnetno prevodnost ko vr motor ni napajan ne izkazuje samodrnega momenta ti motorji imajo relativno slab izkoristek zato se uporabljajo samo se tam kjer ni zaelen samodrni moment fazni vr motor prednosti večji izkoristek kot fazni motor manj priključnih vodnikov enostavnejse krmiljenje večji moni moment za isto velikost zaradi več navitja slabosti slabe dusilne lastnosti odziv na skočno spremembo je zelo nihajoč moment z eno ali dvema vklopljenima fazama je priblino enak fazni vr motor prednosti boljse dusilne karakteristike večji moment pri dvofaznem napajanju razvije moment preko sirsega območja poloaja rotorja slabosti manjsi izkoristek več proključnih vodnikov več elektronike za krmiljenje več faz hibridni koračni motorji hb hibridni koračni motor ima tako kot pm motor trajnomagnetni rotor izraz hibridni izhaja iz izgradnje tega motorja ki je kombinacija vr in pm motorja ta tip motorja je bil najprej konstruiran kot dvofazni sinhronski motor za nizke hitrosti vrtenja kasneje so ugotovili da lahko motor koraka če so fazna navitja napajana z enosmernim tokom zaradi visokega izkoristka veliko natančnosti kota koraka in drugih prednosti je hibridni koračni motor najbolj uporabljen motor v industriji najbolj idealen koračni kot koračnega motorja je special char in font symbol ali korakov obrat rotor ki vsebuje trajni magnet ima dva dela en del je magnetno polariziran kot n na drugi pa kot s pol zobje vsakega dela rotorja so razporejeni standardno z eno zobno delitvijo toda zobje na drugem delu rotorja so glede na prvi del premaknjeni radialno za pol zobne delitve splosna lastnost hb motorja je v tem da sta rotorska in statorska zobna delitev tako razporejeni da se popolnoma ujemajo samo zobje dveh polov ki sta med seboj premaknjena za special char in font symbol z rotorskimi zobmi enega dela rotorja pet fazni hibridni koračni motorji imajo boljsi izkoristek dosegajo boljso dinamiko in karakteristiko v primerjavi z in faznimi vendar je tudi krmiljenje bolj zahtevno in draje princip unipolarnega in bipolarnega krmiljenja hb motorjev fazni motorji imajo navitje razporejeno tako da pripadajo poli fazi a in poli fazi b polariteta polov ki jo določa smer navijanja tuljav in smer toka skozi tuljave se izmenično menja tako sta npr pola in v stanju s pola in pa v stanju n polaritete enako velja za fazo b fazni motor dobimo tako da navitjem dvofaznega motorja dodamo srednji odcep in potem lahko spreminjamo smer polaritete posameznega pola z izbiro delnega faznega navitja dvofazni motorji se imenujejo tudi bipolarni koračni motorji stirifazni koračni motorji pa unipolarni ker pri prvih spreminjamo polariteto napajalne napetosti pri drugih pa je polariteta napajalnega vira nespremenjena izbiramo delna navitja in tako spreminjamo polariteto polov statorja glavne karakteristike koračnih motorjev maksimalni vrtilni moment to je največji moment pri določenem vzstrajnostnem momentu bremena in hitrosti korakanja pri katerem motor ne izgubi koraka vrednosti maksimalnih momentov najpogosteje prikaemo v obliki diagrama m f f in jo imenujemo pull out momentna karakteristika dralni moment največji vrtilni moment s katerim lahko statično obremenimo vzbujan motor ne da bi povzročili vrtenje samodrni moment največji vrtilni moment s katerim lahko statično obremenimo nevzbujan motor ne da bi povzročili vrtenje startni moment največji moment pri določenem vstrajnostnem momentu bremena in frekvenci preklapljanja pri katerem lahko motor starta ne da bi izgubil korak vrednosti maksimalnih startnih momentov prikaemo v obliki diagrama m f f in jo imenujemo pull in momenta karakteristika maksimalna startna frekvenca največja krmilna frekvenca pri kateri lahko motor se starta in teče brez izgube koraka maksimalna obratovna frekvenca največja krmilna frekvenca pri kateri motor brez obremenitve lahko obratuje brez izgube koraka kot koraka nazivni kot za katerega se zavrti rotor pri vsakem krmilnem impulzu v polnokoračnem delovanju napaka kota koraka napaka neobremenjenega motorja ki se ne sesteva in je določena z največjim odstopanjem enega od korakov v pozitivni ali drugega z negativni smeri pri obeh smereh korakanja b opis gradnikov naloge osnovno krmilno vezje krmilnika koračnega motorja srce osnovnega krmilnega vezja sta dva para integriranih vezij l in l ki generirata vse potrebne signale za vrtenje v skladu s krmilnimi signali iz računalnika enable omogočitev motorja cw ccw smer vrtenja clock hitrost vrtenja half full polkoračno polnokoračno delovanje vezalni načrt je prikazan na sliki napajalni viri za delovanje krmilnega vezja so izvedeni s pomočjo stabiliziranih usmernikov v v integrirano vezje l normalno valovno krmiljenje polkoraČno polnokoraČno delovanje vrtenje v smeri urinega kazalca in v nasprotno smer nastavitev toka racionalna uporaba dodatnih elementov indikacija zaČetnega stanja funkcionalnost sistema podvojilnik takta samo l a l je integrirano vezje ki generira krmilne signale za unipolarne ali bipolarne koračne motorje s pomočjo računalnika koračni motor je lahko krmiljen normalno valovno ali pa za pol koraka kontrolo toka v navitjih omogoča pwm sekalec ki se nahaja e v samem integriranem vezju prednost tega integriranega vezja je v tem da potrebuje samo signale za način krmiljenja smer vrtenja in takt krmilne signale generira l zaradi tega se obremenitev mikroprocesorja in programerja oziroma izvajalca zelo zmanjsa l se lahko uporablja skupaj z monolitnimi mostičnimi krmilniki kot so l in l e ali z diskretnimi tranzistorji in tranzistorji v darlington vezavi l a vsebuje tudi podvojilnik takta delovanje vezja l je namenjen za uporabo z dvojnim mostičnim krmilnikom darlington vezavam ali diskretnimi močnostnimi napravami za krmiljenje koračnih motorjev iz mikroprocesorja sprejema takt signal za smer in način krmiljenja in generira krmilne signale za močnostno stopnjo osnovno funkcijo opravlja prevajalec ki generira fazne signale in dvojno pwm sekalno vezje katero regulira tok v navitjih koračnega motorja prevajalec generira tri različne fazne signale ki jih izberemo s half full vhodom to so normalno dvofazno vzbujanje valovno enofazno vzbujamje in pol koračno izmenično vzbujanje l generira tudi dva inh signala v polkoračnem in valovnem delovanju ta signala sta povezana direktno na enable vhode l in pospesujeta padec toka ko navitje ni vzbujeno ko je l uporabljen za krmiljenje unipolarnega motorja deluje sekalec na teh linijah vhod imenovan control določa ali bo sekalec deloval na faznih linijah abcd ali inh in inh linijah ko sta fazni liniji sekani je aktivna neaktivna faza vsakega para ab ali cd kombinacija l ter l zmanjsuje toplotne izgube toka skozi merilna upora skupni oscilator v integriranem vezju krmili dvojni sekalec oscilator generira impulze ki setirajo oba flip flopa ko tok v navitju dosee maksimum je napetost na merilnih uporih enaka uref in ustrezen komparator resetira flip flop in prekine krmilni tok do naslednjega oscilatorjevega impulza amplitudo toka za obe navitji nastavimo z delilnikom napetosti na uref vhodu Če uporabimo več l se lahko motnjam izognemo tako da sinhroniziramo oscilatorje sekalcev to naredimo tako da poveemo vse sync priključke skupaj rc člen veemo na samo en l ostale priključke na vseh drugih l pa ozemljimo l a vsebuje tudi podvojilnik takta s katerim podvojimo hitrost vrtenja motorja dodatni impulz se generira za vsakim vhodnim impulzom ki pa je zakasnjen za čas x rd x cd rc člen mora biti dimenzioniran tako da postavi dodatni impulz na sredino med oba vhodna impulza Če je priključek doubler ozemljen je funkcija podvojilnika onemogočena krmilni fazni signali l prevajalec generira fazne signale za normalno in valovno krmiljenje ter polkoračno delovanje potek signalov je prikazan na sliki v vseh primerih prevajalec napreduje ob prehodu takta iz nizkega v visok nivo prikazano je vrtenje v smeri urinega kazalca polkoraČno delovanje polkoračno delovanje izberemo z visokim nivojem na half full vhodu normalno delovanje normalno delovanje izberemo z nizkim nivojem na half full vhodu ko je prevajalec v stanju ali pri tem načinu sta izhoda inh in inh na visokem nivoju valovno krmiljenje valovno krmiljenje izberemo z nizkim nivojem na half full vhodu ko je prevajalec v stanju ali funkcije prikljuČkov sync izhod sekalnega oscilatorja vsi ti priključki morajo biti povezani skupaj zato da jih sinhroniziramo gnd masa home izhod ki prikazuje kdaj je prevajalec v svojem začetnem stanju abcd tranzistor je odprt ko je signal aktiven a fazni krmilni signal a za močnostno stopnjo inh pri uporabi bipolarnega mostiča je lahko ta signal uporabljen zato da zagotovimo hiter padec toka ko navitje ni vzbujano lahko ga uporablja tudi sekalec za regulacijo toka če je control signal na nizkem nivoju b fazni krmilni signal b za močnostno stopnjo c fazni krmilni signal c za močnostno stopnjo inh ima podobno funkcijo kot inh za krmilne signale c in d enable omogočitev delovanja takrt ko je enable na nizkem nivoju so tudi inh inh a b c in d na nizkem nivoju control kontrolni vhod ki določa funkcijo sekalca v primeru ko je ta vhod na nizkem nivoju deluje sekalec na inh in inh ko pa je vhod na visokem nivoju deluje sekalec na faznih linijah abcd vs napajalna napetost v sens vhod za tok z merilnega upora za močnostno stopnjo faz c in d vref referenčna napetost za sekalno vezje napetost ki jo priključimo določa amplitudo toka sens ista funkcija kot za sens za fazi a in b osc rc člen r na vcc c na maso povezan na ta priključek določa frekvenco sekalca Če uporabimo več l morajo biti priključki vseh razen enega vezani na maso f x r x c k ohmov cw ccw smer vrtenja fizikalna smer je odvisna od povezav navitij zaradi notranje sinhronizacije lahko smer spreminjamo v vsakem trenutku clock takt ob vsakem impulzu se rotor premakne za en korak takrat ko impulz narasča half full izbira polkoračnega ali polnokoračnega delovanja z visokim nivojem na tem vhodu izberemo polkoračno delovanje z nizkim nivojem pa polnokoračno delovanje reset impulz na tem vhodu vrne prevajalec v začetno stanje stanje abcd integrirano vezje l napajalna napetost do v enosmerni tok do a nizka napetost nasiČenja temperaturna zasČita logiČna niČla do v l je integrirano monolitno vezje s priključki to je močnostni mostični krmilnik ki je prilagojen za ttl standarde logičnih nivojev in induktivna bremena kot so releji in enosmerni koračni motorji imamo dva vhoda za onemogočitev naprave neodvisno od izhodnih signalov emitorji teh mostičev so povezani skupaj in ustrezen izhod je lahko uporabljen za povezavo na merilni upor mikrofonski predojačevalnik signal ki ga dobimo iz mikrofona je zelo sibak zato ga moramo ojačiti uporabili smo integrirano vezje tl to je operacijski ojačavalnik ki je frekvenčno zelo stabilen izhod iz predojačevalnika vodimo na vf usmernik kjer se ta napetost usmeri in jo vodimo v ad da pretvornik prikazan na sliki rms usmernik rms usmernik nam pretvori sprejeti izmenični signal iz mikrofona v enosmernega da lahko ad da kartica pretvarja napetost v digitalno obliko realizirali smo ga z integriranim vezjem mx ajn izdelani so za majhne moči in nizek spodnji pas vhodnega signala vrms sprejema kompleksne vhodne signale ki vsebujejo izmenične in enosmerne komponente lahko so napajani z simetrično ali nesimetrično napajalno napetostjo ± v njegova poraba je manjsa od ma prikazan na sliki usmernisko vezje napajalnik prikazan na sliki sestavljen iz omrenega transformatorja ki omreno napetost v transformira v več nivojev napetosti katere so potrebne za delovanje napajalnika v v v greatzov mostič usmeri izmenično napetost tako usmerjeno napetost zgladimo z c in jo pripeljemo na vhod stabilizatorja ic filterski člen c c slui za zasčito stabilizatorja proti monim motnjam ki lahko pridejo od ostalih priključenih potrosnikov kot ic nam slui v stabilizator mc ki nam da na izhodu konstantno napetost v za napajanje krmilja koračnega motorja oziroma integriranega vezja mcl pa smo izdelali usmernik z izhodno enosmerno napajalno napetostjo v in v vsi elementi razen integriranega vezja mc se po vrednosti ne razlikujejo od prejsnih merilni mikrofon zaradi visoke cene merilnega mikrofona smo le tega izdelali sami uporabili smo kapsulo kondenzatorskega mikrofona ki smo ga zaradi laje montae namestili kar v stereo jack bananico izdelali smo tudi eksponecialno oblikovan ozko usmerjan nastavek ki nam zajema ozek vertikalni pas zvočnega signala mona je tudi zamenjava nastavka ki ga lahko nadomestimo z cevjo ki nam mikrofon usmeri točkovno seznam vseh elektronskih elementov r r r r r r k special char in font symbol r r special char in font symbol r k special char in font symbol r k special char in font symbol r k special char in font symbol r r r r k special char in font symbol r r special char in font symbol pot k special char in font symbol g g b c c nf c c c c c c c nf c c c c special char in font symbol f c special char in font symbol f c special char in font symbol f c c c c special char in font symbol f c c nf c c special char in font symbol f c c special char in font symbol f c c special char in font symbol f d d n transf v v x v x v va ic l ic l ic tl ic lm ic lm ic lm ic mx ajn ic tda opis programa program mavp merjenje akustike v prostoru omogoča merjenje akustike s pomočjo računalnika na disketi ga najdemo kot datoteko z imenom mavp exe program je narejen v grafičnem načinu in omogoča uporabo miske z namenom enostavnejse uporabe programa uporabniski vmesnik je sestavlje iz gumbov in sicer začetek meritve izris vseh meritev ki poveča grafe vseh meritev ter jih za boljse primerjanje prikae na isti koordinatni sistem v katerem je vrisana skala ojačanja v db in sicer od in db ter koti od ° do ° na vsakih ° vse to je z namenom da lahko vidimo koliksno je ojačanje oz slabljenje ter kje v prostoru se je to zgodilo tako da lahko namestimo potrebne absorbcijske zavese ali premestimo zvočnike in s tem doseemo boljso akustiko v levi zgornji kot nam izpise oznako meritve pod njo frekvenco meritve v desni zgornji kot pa datum in uro meritve kar računalnik dobi z uporabo sistemske ure in datuma na spodnjem delu ekrana nam izpise sporočilo da naj pritisnemo tipko p za izpis na tiskalnik ali pa keterokoli tipko za vrnitev v začetni ekran izpis je zaradi elje po čimvečji natančnosti narejen za laserski tiskalnik s katerim preklapljamo območje meritve med ° in ° shrani s katerim si lahko shranimo določeno meritev shrani se z imenom ki ga vpisemo v okencu oznaka meritve vendar moramo paziti na ime saj uposteva računalnik za snemanje le prvih znakov ker shrani vsako meritev v datoteko ki je poimenovana z oznako meritve naloi s katerim naloimo e shranjeno meritev ime eljene meritve prav tako vpisemo v okence oznaka meritve program nas primerno opozori če meritev ki jo zahtevamo ne obstaja izhod iz programa s katerim zaključimo nase delo s programom oken ki omogočajo prikaz karakteristik monih meritev pri različnih frekvencah stevilo meritev in frekvence so nastavljive in sicer če v področju enega izmed oken pritisnemo desni gumb miske se nam prikae komunikacijsko okno v katerem nam izpise frekvenco ki je e vnaprej nastavljena lahko pa jo po elji spremenimo tako da v tem oknu vpisemo novo frekvenco in pritisnemo enter Če v tem polju vpisemo frekvenco meritve nam meritve v tem polju ne izvaja Če pa v področju enega izmed oken pritisnemo levi gumb miske nam računalnik poveča karakteristiko v tem oknu in ga prikae v koordinatnem sistemu taksnem kot je opisano pri gumbu izris vseh meritev prav tako lahko grafe posameznih meritev izpisemo na laserski tiskalnik v levem spodnjem kotu se nahaja t i legenda na kateri je označeno kaj kateri krog v skali ojačanja pomeni oznaka le teh je narejena posebej zaradi večje preglednosti na ekranu sta tudi dva trakova ki označujeta trajanje meritev in sicer je krajsi namenjen za prikaz trajanja posamezne meritev daljsi pa za prikaz trajanja vseh sestih meritev skupaj tri komunikacijska okenca in sicer imamo v enem izpis datuma v drugem izpis raznih sporočil računalnika opozorila obvestila tretji oznaka meritve pa je namenjen za vpis oznake meritve katere namen je opisan v prejsnih točkah poleg grafičnega prikaza je s programom realizirano tudi krmiljenje koračnega motorčka na katerem je namesčen merilni mikrofon krmiljenje je realizirano preko printer kartice lpt ob vsaki poziciji mikrofona ki se zavrti za ° okoli svoje osi in sprejme signale eljenih frekvenc ki jih računalnik posilja v prostor na vsakih ° te signale računalnik sprejme preko ad da kartice in jih primerno obdela za izris karakteristike po funkciji special char in font symbol log ui umax kjer je ui napetost ki jo dobimo iz ad kartice umax pa največja napetost računalnik izračuna vrednosti funkcije in določi koordinate točk ki pa jih mora za izris spremeniti v polarno obliko te točke potem povee v graf zaključek menimo da smo dosegli zastavljeni cilj kolikor je to bilo mono opravili smo tudi nekaj testnih meritev in rezultati so pričakovani grafi meritev so priloeni v prilogah omeniti je potrebno da smo imeli nekaj problemov z opremo samo in sicer v prvi vrsti z merilnim mikrofonom ki smo ga zaradi previsoke cene le tega izdelali sami čigar kvaliteta pa ni enaka profesionalnemu drug problem je posiljanje konstantnega signala iz računalnika ker sam sicer posilja signal ki pa kot smo opazili pri meritvah ni povsem konstanten ampak niha in ni čist kor resitev bi lahko uporabili zvok iz cd rom a in ga poslali preko sound blaster ja v prostor tako bi dobili čisti sinusni signal določene frekvence čisti ton in zaradi tega natančnejso meritev ker pa se čakamo na sound blaster in cd rom tega do tega trenutka ko pisemo to poročilo nismo uspeli izvesti vsekakor pa bomo to poskusili takoj ko bo to mogoče v nasem merilnem orodju je izdelan tudi vco ki ga lahko krmilimo preko da kartice vendar je problem zagotoviti kvalitetno stabilnost frekvence povzetek rezultat nasega dela je orodje za merjenje akustike prostora sestoji se iz krmilja koračnega motorja stereo ojačevalnika usmernika rms dc konverter kar je vse skupaj namesčeno v kompaktno ohisje na katero je tudi namesčen na pogon motorčka pritrjen merilni mikrofon vsa ta oprema je preko ad da kartice in printer kartice povezana z računalnikom ki krmili celoten proces merjenja na enega od izhodov izdelanega ohisja se priključijo tudi zvočniki ki ozvočujejo prostor in v času meritve posiljajo signale v prostor mikrofon sprejema signale na področju celega prostora kar mu omogoča koračni motor ki ga vrti okoli svoje osi s pomočjo dobljenih rezultatov računalnik s pomočjo programa izrise karakteristiko akustike prostora ki jo lahko izpisemo tudi na laserski tiskalnik in na osnovi le te lahko primerno ukrepamo zahvala zahvaljujemo se nasemu mentorju dipl in darku lihtenekerju za njegovo portvovalno delo njegovo potrpeljivost in ideje brez katerih nam ne bi uspelo realizirati zastavljeni cilj zahvaljujemo se tudi in srečku podvrenu in dipl in milanu matku za njuno pomoč in nasvete za pomoč se zahvaljujemo tudi tehničnemu sodelavcu andreju spitalu hkrati se opravičujemo vsem ki smo jih motili z nasim delom literatura stepping motors and associated electronics philips data handbook koračni motorji avtor joica rejec bit ad da card operation manual revija elektor revija funkschau publikacija firme b w priloge rezultati meritev pogled na programsko okolje električne sheme vezij