Laboratory stand with wireless interface for investigation of automatic control systems of dc electric drives

Purpose. Development of a laboratory stand with a wireless interface for the study and research of automatic control systems for DC electric drives. Methodology. Physical experiment on the developed laboratory bench, computer modelling, calculation and analytical methods. Findings. The study considered and analyzed the advantages and disadvantages of existing developments of laboratory stands with virtual and remote components, the possibility of organizing a wireless interface, taking into account cost-effectiveness, mobility, reliability and simplicity, as well as the possibility of using as a training stand. The connection of the stand by means of USB and Wi-Fi is developed. The STM32F103C8T6 microcontroller is used for the power switch and the automatic control system. The interface part consists of a NodeMCU board, a MicroSD card module, an interface control unit, a 16x2 LCD and an I2C converter. The UART-USB interface is used for information transfer and programming of the stand. The possibility of current remote transmission of information about the modes and parameters of the engine to a computer with a browser output by installing the Wi-Fi module ESP8266MOD. A closed system of automatic DC motor control with PID current regulators and EMF has been developed. Experiments were performed with a pulse and smooth increase in motor speed and variation of the components of the PID controllers using the control panel of the laboratory stand. All graphs of the results of the experiment were obtained on a web page with a fixed IP address in the browser via Wi-Fi. Originality. The structure of the remote monitoring and control system based on hardware and software combination of telecommunication and measuring systems is proposed and developed, which differs from the existing ones by the presence of current wireless transmission of information, which allows to remotely receive research data of automatic DC motor control systems. Practical value. The developed laboratory stand with the wireless interface allows to receive and store experimental data on parameters of the investigated engine in real time remotely.
Цель работы. Разработка лабораторного стенда с беспроводным интерфейсом для изучения и исследования систем автоматического управления электроприводами постоянного тока. Методы исследования. Физический эксперимент на разработанном лабораторном стенде, компьютерное моделирование, расчетно-аналитический методы. Полученные результаты. В ходе исследования были рассмотрены и проанализированы преимущества и недостатки существующих разработок лабораторных стендов с виртуальной и дистанционной составляющей, возможностью организации беспроводного интерфейса, с учетом экономичности, мобильности, надежности и простоты исполнения, а также возможности использования в качестве учебного стенда. Разработано подключение стенда с помощью USB и Wi-Fi. Для силового коммутатора и системы автоматического управления использован микроконтроллер STM32F103C8T6. Интерфейсная часть состоит из платы NodeMCU, модуля MicroSD карты, блока управления интерфейсом, LCD 16x2 и I2C преобразователя. Для передачи информации и программирования стенда применен интерфейс UART - USB. Предусмотрена возможность текущей дистанционной передачи информации о режимах и параметры работы двигателя к компьютеру с выводом на браузер путем установки модуля Wi-Fi ESP8266MOD. Разработана замкнутая система автоматического управления двигателем постоянного тока с ПИД-регуляторами тока и ЭДС. Были проведены эксперименты с импульсным и плавным увеличением скорости двигателя и варьированием составляющих ПИД-регуляторов с помощью пульта управления. Все графики результатов эксперимента были получены на веб-странице с фиксированным IP-адресом в браузере через Wi-Fi. Научная новизна. Предложена и разработана структура системы дистанционного мониторинга и управления на основе аппаратно-программного совмещения телекоммуникационной и измерительной систем, которая отличается от существующих наличием текущей беспроводной передачи информации, позволяет дистанционно получать данные исследований систем автоматического управления двигателем постоянного тока. Практическая ценность. Разработанный лабораторный стенд с беспроводным интерфейсом позволяет дистанционно получать и хранить экспериментальные данные о параметрах исследуемого двигателя в режиме реального времени.
Мета роботи. Розробка лабораторного стенду з бездротовим інтерфейсом для вивчення та дослідження систем автоматичного керування електроприводами постійного струму. Методи дослідження. Фізичний експеримент на розробленому лабораторному стенді, комп’ютерне моделювання, розрахунково-аналітичний. Отримані результати. В ході дослідження було розглянуто та проаналізовано переваги та недоліки існуючих розробок лабораторних стендів з віртуальною та дистанційною складовою, можливістю організації бездротового інтерфейсу, з урахуванням економічності, мобільності, надійності і простоти виконання, а також можливості використання як навчального стенду. Розроблено підключення стенду за допомогою USB та Wi-Fi. Для силового комутатора та системи автоматичного керування використано мікроконтролер STM32F103C8T6. Інтерфейсна частина складається з плати NodeMCU, модуля MicroSD карти, блоку керування інтерфейсом, LCD 16x2 з I2C розширювачем. Передбачено можливість поточної дистанційної передачі інформації про режими та параметри роботи двигуна до комп’ютера з виводом на браузер через модуль Wi-Fi ESP8266MOD. Розроблено замкнену систему автоматичного керування двигуном постійного струму з ПІД-регуляторами струму та ЕРС. Було проведено експерименти з імпульсним та плавним збільшенням швидкості двигуна та варіюванням складових ПІД-регуляторів за допомогою пульта керування. Всі графіки результатів експерименту були отримані на веб-сторінці з фіксованою IP-адресою в браузері через Wi-Fi. Наукова новизна. Запропоновано та розроблено структуру системи дистанційного моніторингу та керування на основі апаратно-програмного суміщення телекомунікаційної та вимірювальної систем, яка відрізняється від існуючих наявністю поточної бездротової передачі інформації, що дозволяє дистанційно отримувати дані досліджень систем автоматичного керування двигуном постійного струму. Практична цінність. Розроблений лабораторний стенд з бездротовим інтерфейсом дозволяє дистанційно отримувати і зберігати експериментальні дані про параметри досліджуваного двигуна у режимі реального часу.