Versuchsanlage von Studierenden für Studierende
Welche Eigenschaften hat ein Schrittmotor-Antrieb? Diese Frage wurde bisher im Modul «Grundlagen der Antriebstechnik» erst theoretisch beantwortet. Nun haben zwei Elektrotechnik-Studenten der ZHAW School of Engineering einen Schrittmotor-Versuchsaufbau entwickelt. Dank diesem können die künftigen Studierenden des Moduls den Schrittmotor auch praktisch kennenlernen.
Schrittmotor-Antriebe sind weit verbreitet. Sie übernehmen oft einfache Positionierungsaufgaben. Eingesetzt werden sie beispielsweise in Druckern, Autositzen oder für den Materialfluss in Produktionsanlagen. Ausserdem sind sie kostengünstig, weil sie keine Drehzahl- oder Positionserfassung benötigen. «Diese Antriebe behandeln wir im Elektrotechnik- und Systemtechnik-Studium, bisher allerdings erst in der Theorie», erklärt Dozent Werner Sieber. Unter seiner Betreuung haben die Studenten Roman Flach und Valentin Vanyo nun in ihrer Projektarbeit im 5. Semester einen Versuchsaufbau entwickelt, um diese Antriebstechnik auch praktisch zu vermitteln.
Interdisziplinäre Aufgaben
Zu Beginn ihrer Projektarbeit erfassten die beiden Studenten die vorhandene Laborinfrastruktur am Institut für mechatronische Systeme (IMS). Sie bestellten einen passenden Schrittmotor samt Steuergerät. Dann kam die erste Herausforderung: «Ich hätte nicht gedacht, dass ich als Elektrotechnik-Student einmal eine Motorhalterung mit CAD konstruiere», meint Valentin Vanyo. Aber die Studenten meisterten die interdisziplinären Aufgaben mit Bravour. Nur die Herstellung von Motorhalterung und Platte für das Steuergerät überliessen die Studenten den Profis.
Versuchsinhalt deckt vieles ab
Nachdem sie die Geräte montiert und in Betrieb gesetzt hatten, konnten sie den Schrittmotor untersuchen und den Versuchsinhalt festlegen: «Wir können Spannung und Strom der Motorwicklungen messen sowie das maximale Drehmoment als Funktion der Drehzahl erfassen und interpretieren», erklärt Roman Flach. «Des Weiteren können wir den Schrittmotor als Antrieb für einen Drehteller verwenden, mit dem Werkstücke sortiert werden.» Die Anwendung mit dem Drehteller ist laut Werner Sieber das Spezielle an diesem Versuch: «Dadurch lernen die Studierenden auch, einem intelligenten Antrieb mittels PC bestimmte Parameter vorzugeben oder Bewegungen zu befehlen wie zum Beispiel Drehung 50 Schritte nach rechts», so der Dozent. «Im Wahlmodul Automatisierung können die Studierenden dann selbst eine Steuerung programmieren, die Werkstücke erfasst und transportiert.»
Durchführung getestet
Zum Versuch verfassten die Studenten eine Anleitung und eine Musterlösung. Dann kam der Test: Vier Studierende aus dem 3. Semester stellten sich als Testpersonen zur Verfügung und führten den Versuch durch. «Sie brauchten etwas Hilfe, um die ihnen noch unbekannten Laborgeräte zu bedienen», so Roman Flach. «Den Versuch fanden sie spannend. Sie haben nur wenige Details bemängelt, was mich sehr gefreut hat.» Nun gilt es, die Versuchsanleitung noch leicht zu überarbeiten und alle sieben Versuchsplätze mit dem Schrittmotor-Antrieb auszurüsten. Dann ist das Labor bereit für die neuen Studierenden des Moduls «Grundlagen der Antriebstechnik».