Skip Navigation LinksInvent a Chip Messen und Veranstaltungen CeBIT 2011 - Advanced Motor Controller

Advanced Motor Controller - Aussteller CeBIT 2011 

Florian Venn aus Oberhausen mit seinem Projekt „Advanced Motor Controller“ (1. Preis 2010) 

Ein Acrylball mit zwei Motoren und der Bau einer Fräse waren der eigentliche Ursprung der Idee von Florian Venn. Im Rahmen dieser Projekte wollte er die Geschwindigkeit von Motoren exakt messen und bestimmen. Dies erfordert bei gewöhnlichen Motoren eine Vorrichtung, die die Geschwindigkeit durch zusätzliche Aufbauten misst. Hier werden durch magnetische bzw. optische Verfahren elektrische Impulse generiert, die zunächst gezählt werden. Die Anzahl der Impulse innerhalb einer bestimmten Zeit entspricht der Geschwindigkeit des Motors.


Florian Venn verfolgt mit seinem Chip einen anderen Ansatz, indem er den impulsartigen Stromfluss durch einen Motor überwacht. Zeitweise fließt mal mehr und zeitweise weniger Strom durch den Motor. Dies kann gut mit einem Oszilloskop, wie in der Abbildung dargestellt, gemessen werden. Der Chip wiederum zählt nun diese Impulse und ermittelt damit genau die Geschwindigkeit des Motors. In Verbindung mit einem Getriebe ermöglicht diese Vorgehensweise auch die genaue Positionierung eines Gegenstandes, der durch den Motor bewegt wird.


Die genaue Untersuchung des Verhaltens von Motoren ist die Ausgangsbasis für diese Chipentwicklung. Während die Aufnahme der Impulse über einen Analog-Digital-Wandler bereits am Anfang der Umsetzung feststeht, muss die Art der Auswertung noch konzipiert werden. Nach einer ersten Implementierung der einzelnen Module des Chips mit der Hardwarebeschreibungssprache Verilog und der Verifikation des Entwurfs durch die Simulation, beginnt der spannende Teil der Emulation. An dieser Stelle wird ein Board mit einem FPGA (Field Programmable Gate Array) verwendet, der in der Entwurfsphase die Rolle des Chips übernimmt. Bis zu einem gewissen Grad verhält sich der FPGA wie ein fertiger Chip und ermöglicht die Integration in das Gesamtsystem.
Als Emulationsumgebung verwendet Florian einen selbst gebauten Plotter, der die Erzeugung von Schriftzügen oder Zeichnungen auf unterschiedlichen Materialien ermöglicht. Hier werden mehrere Motoren angesteuert und überwacht. Dank des FPGAs können evtl. Probleme sofort erkannt und behoben werden. Überdies kann hier am besten eine Feinjustierung vorgenommen werden, die bei solchen Systemen zeitaufwendig sein kann und die durch die FPGA-Emulation erleichtert wird. 
   
 

Durch die Entwicklungen im Rahmen des Wettbewerbes INVENT-a-CHIP ist ein Chip entstanden, der das Aufbringen von zusätzlichen Überwachungsvorrichtungen an Motoren überflüssig macht. Es ist somit möglich, den Chip leicht zu integrieren, da nun lediglich die Überwachung des Strombedarfs eines Motors notwendig ist.