Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit

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1 Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit Thema: Möglichkeiten der kombinierten Simulation in Multisim Matthias Ottmar Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik HTWG-Konstanz

2 Gliederung Motivation, Problemstellung und Zielsetzung Durchführung Zusammenfassung Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 2

3 Motivation Leistungselektronik befasst sich mit dem Umformen von elektrischer Energie (z.b. Gleichstromsteller) Analoge Schaltungen mit Leistungstransistoren Mikrocontroller zum ansteuern, regeln und überwachen -> kombinierte Schaltungen entstehen -> Realitätsnahe Simulationen zum Vermeiden von Fehlern und Problemen Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 3

4 Problemstellung Möglichkeiten der kombinierten Simulation durch das Simulationsprogramm Multisim -> Grenzen erkennen -> Alternativen herausfinden Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 4

5 Ziel der Arbeit Entwicklung eines Tiefsetzstellers Regelung durch einen Mikrocontroller -> Ausgangsspannung einstellbar -> Ausgangstrom begrenzbar -> Überstromerkennung -> Regelgeschwindigkeit einstellbar In einer Simulationsumgebung Multisim Kombinierte Simulation in Multisim testen Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 5

6 Entwerfen des Tiefsetzsteller Dimensionierung der Bauteile Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 6

7 Basisschaltung Erweiterung mit Treiberbaustein und Bootstrapschaltung Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 7

8 Mikrocontroller Bit-Prozessorkern Taktfrequenz 12 MHz 4 kb internes ROM als Daten- und Programmspeicher 128 Byte internes RAM 2 Timer/Counter 2 externe Interrupts 4x 8-bit I/O Ports Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 8

9 Festes PWM Mikrocontroller erzeugt PWM-Signal mit konstanter Periodendauer über Timer-Baustein Erste Probleme: -> PWM-Mode nicht vorhanden -> Interrupts nicht möglich Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 9

10 Komparator Ausgangsspannung einstellbar -> über Komparator Nächstes Problem: -> Periodendauer des PWM-Signals variiert durch Programmlaufzeit Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 10

11 AD-Wandler Ausgangsspannung einstellbar -> über AD-Wandler Nächstes Problem: -> Simulation stoppt durch Berechnungsprobleme Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 11

12 Fazit Mikrocontroller 8051 Probleme: Interrupts nicht möglich PWM-Mode nicht vorhanden Periodendauer des PWM-Signals variiert durch Programmlaufzeit Simulation stoppt durch Berechnungsprobleme Lösung: Alternative finden Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 12

13 Alternative Microchip Datenbank Plug-In Entstand durch Kooperation von NI und Microchip Datenbank mit 4000 Mikrocontroller von Microchip Erstellen des Quellcodes in MPLab X IDE Simulation in Multisim Extra Debugger in Multisim Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 13

14 Mikrocontroller PIC16F Bit-Prozessorkern Taktfrequenz 20 MHz 14 kb internes ROM als Daten- und Programmspeicher 512 Byte internes RAM 3 Timer/Counter mit PWM-Mode 10-Bit AD-Wandler mit 28 Kanäle bis zu 35 I/O Pins Interrupts funktionieren Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 14

15 Regelung mit PIC16F1517 Kombinierte Simulation möglich -> Ausgangsspannung einstellbar -> Ausgangstrom begrenzbar -> Überstromerkennung -> Regelgeschwindigkeit einstellbar Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 15

16 Zusammenfassung Kombinierte Simulation in Multisim ohne Erweiterung Nur 4 Mikrocontroller vorhanden Keine Interrupts möglich -> Deshalb nur mit Problemen möglich Kombinierte Simulation in Multisim mit Erweiterung Zusätzliche 4000 Mikrocontroller vorhanden Interrupts und weitere Funktionen der Mikrocontroller funktionieren -> kombinierte Simulationen möglich Aber benötigt Java Run Time Environment Version 7 -> Sicherheitslücke vorhanden und Probleme mit anderen Programmen Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 16

17 Herzlichen Dank für Ihr Aufmerksamkeit Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 17

18 Fragen? Abschlusspräsentation - Bachelorarbeit 18

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