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.
Anotace v angličtině
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.
Klíčová slova
Impulsní metoda měření cívek, indukčnost, rezonanční kmitočet LC obvodu,
DC-DC měnič, Step-Up měnič, USB-TTL převodník, Arduino Nano, osciloskop
Klíčová slova v angličtině
Impulse testing of coils, inductance, resonance frequency of LC circuit,
DC-DC converter, Step-Up converter, USB-TTL converter, Arduino Nano, oscilloscope
Rozsah průvodní práce
62
Jazyk
CZ
Anotace
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.
Anotace v angličtině
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.
Klíčová slova
Impulsní metoda měření cívek, indukčnost, rezonanční kmitočet LC obvodu,
DC-DC měnič, Step-Up měnič, USB-TTL převodník, Arduino Nano, osciloskop
Klíčová slova v angličtině
Impulse testing of coils, inductance, resonance frequency of LC circuit,
DC-DC converter, Step-Up converter, USB-TTL converter, Arduino Nano, oscilloscope
Zásady pro vypracování
Prostudujte princip impulsního testování vinutí cívek, při kterém se do vinutí vybije kondenzátor a sledují se kmity tohoto LC obvodu.
Navrhněte hardware impulsního testeru. Předpokládáme řízený zdroj vysokého napětí 50--1000 V, měřicí kondenzátor, tyristor a snímací dělič napětí. Vlastní měření bude provedeno osciloskopem.
Podle návrhu postavte a oživte prototyp. Funkčnost ověřte na vzorcích cívek.
Zásady pro vypracování
Prostudujte princip impulsního testování vinutí cívek, při kterém se do vinutí vybije kondenzátor a sledují se kmity tohoto LC obvodu.
Navrhněte hardware impulsního testeru. Předpokládáme řízený zdroj vysokého napětí 50--1000 V, měřicí kondenzátor, tyristor a snímací dělič napětí. Vlastní měření bude provedeno osciloskopem.
Podle návrhu postavte a oživte prototyp. Funkčnost ověřte na vzorcích cívek.
Seznam doporučené literatury
\renewcommand{\labelenumi}{[\arabic{enumi}]}
Mayer, D. Teorie elektromagnetického pole (2 díly). ZČU, Plzeň, 2004.
Marchevsky M., Ravaioli E., Ambrosio G., Impulse testing of coils and magnets: present experience and future plans. MQXF Workshop on Structure, Alignment, and Electrical QA, CERN, 2016
Seznam doporučené literatury
\renewcommand{\labelenumi}{[\arabic{enumi}]}
Mayer, D. Teorie elektromagnetického pole (2 díly). ZČU, Plzeň, 2004.
Marchevsky M., Ravaioli E., Ambrosio G., Impulse testing of coils and magnets: present experience and future plans. MQXF Workshop on Structure, Alignment, and Electrical QA, CERN, 2016
Přílohy volně vložené
CD-ROM
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.