Software: SimX - Nadelantrieb - Aktordynamik - Elektronik

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Elektronische Schaltung

• Die Betriebsspannung beträgt +24 V.
• Der E-Magnet muss zur Vermeidung hoher Abschaltspannungen mit einer Schutzschaltung betrieben werden:
  • Üblich sind z.B. Schutz-Dioden mit einem Reihenwiderstand.
  • Der Widerstand begrenzt die Abschaltspannung auf einen zulässigen Wert und gewährleistet gleichzeitig eine schnelle Umwandlung der Magnetfeld-Energie in Wärme.
  • Die Diode verhindert den Stromfluss durch diesen Widerstand bei eingeschaltetem Magneten.
• Ereignisgesteuerte Abschaltung:
  • Es soll unter unterschiedlichsten Betriebsbedingungen ein sicheres Prägen gewährleistet sein.
  • Eine konstante Einschaltzeit ist dafür ungünstig.
  • Deshalb soll erst nach vollständigem Prägen (Praegung=1) die Spule samt Schutzbeschaltung von der Betriebsspannung getrennt werden.
  • Wir nutzen einen "Idealen Schalter".
• Hinweise:
  • Praegung.y ändert sich stetig von Null zum Wert=1.
  • Schalter.onoff benötigt 0=geöffnet / 1=geschlossen.
  • Die Funktion sign(x) liefert -1 / 0 / +1 ("Vorzeichen" von x).
  • Damit kann man den Schalter zum richtigen Schalten veranlassen: Schalter.onoff: sign(1-in1)
    
• Wir konfigurieren die Diode als "Reale Diode" mit den Vorgabewerten.
• Der Schutz-Widerstand sollte wegen der numerischen Stabilität des Modells möglichst "klein" sein. Wir wählen einen hinreichend großen Widerstandswert, welcher nach dem Abschalten des Magneten eine "schnelle" Konvergenz des Spulenstromes gegen Null bewirkt (Größenordnung 1 kΩ).

Achtung:

Wahrscheinlich ergeben sich trotzdem numerische Probleme beim Abschaltvorgang, die durch eine Verringerung von dtMin nicht behoben werden können. Dann sollte man die Diode als "Widerstandsdiode" konfigurieren.

• Es muss sich das folgende Verhalten eines kompletten Prägezyklusses ergeben:
  
• Bei näherem Hinschauen wird man bemerken, dass der Prägezyklus von den in der ersten Etappe erreichten Optimalwerten noch ziemlich weit entfernt ist:
  • Dass es überhaupt mit den Standardwerten der Spule zu einem sinnvollen Anzugsvorgang kommt, ist Zufall!
  • Mit etwas Mühe könnte man die Parameter des Antriebs so ändern, dass wir uns besseren Werten nähern.
  • Das geht jedoch mit der Optimierung, die wir im Folgenden durchführen werden, viel einfacher!

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