Řídicí elektronika pro elektromagnetický urychlovač
Loading...
Date
Authors
Dočkal, Tomáš
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Cílem této bakalářské práce byl návrh a realizace elektromagnetického urychlovače pro ocelovou kuličku v uzavřené kruhové dráze. Elektromagnetický urychlovač slouží jako demonstrátor funkce urychlovačů částic a jako hra s cíle zaujmout žáky ke studiu elektrotechniky. Práce zahrnuje návrh cívky pomocí algoritmu v prostředí Matlab, který optimalizuje parametry pro dosažení maximální intenzity magnetického pole a zohledňuje omezený ztrátový výkon a napětí. Výkonová elektronika byla navržena a simulací ověřena funkčnost konceptu zapojení. Deska pločných spojů pro výkonovou elektroniku, jejiž součástí je také řidicí jednotka, byla navržena v programu KiCad. Systém obsahuje jak pasivní, tak aktivní chlazení a je vybaven teplotními senzory pro zajištění bezpečného provozu. Řídící část systému byla navržena s použitím vývojového modulu ESP-WROOM-32, který umožňuje vzdálené ovládání a monitorování přes webové rozhraní. Optické senzory byly navrženy, aby umožnily přesné snímání polohy a rychlosti kuličky. Mechanická část zahrnuje výrobu kostry pro cívky a úchyty optických senzorů pomocí 3D tisku. Deska plošných spojů byla spolu se zdrojem namontována do krabičky.
The goal of this bachelor's thesis was the design and implementation of an electromagnetic accelerator for a steel ball in a closed circular track. Electromagnetic accelerator serves as a demonstrator of particle accelerator functionality and as a game with the aim of engaging students in the study of electrical engineering. The work includes designing the coil using an algorithm in Matlab, which optimizes parameters to achieve maximum magnetic field intensity while considering limited power loss and voltage. The power electronics were designed and the functionality of the circuit concept was verified through simulation. The printed circuit board (PCB) for the power electronics, which also includes the control unit, was designed in KiCad. The system incorporates both passive and active cooling and is equipped with temperature sensors to ensure safe operation. The control part of the system was designed using the ESP-WROOM-32 development module, which allows for remote control and monitoring via a web interface. Optical sensors were designed to enable precise detection of the ball's position and speed. The mechanical part includes the fabrication of the coil frame and the mounts for the optical sensors using 3D printing. The PCB, along with the power supply, was mounted in a casing.
The goal of this bachelor's thesis was the design and implementation of an electromagnetic accelerator for a steel ball in a closed circular track. Electromagnetic accelerator serves as a demonstrator of particle accelerator functionality and as a game with the aim of engaging students in the study of electrical engineering. The work includes designing the coil using an algorithm in Matlab, which optimizes parameters to achieve maximum magnetic field intensity while considering limited power loss and voltage. The power electronics were designed and the functionality of the circuit concept was verified through simulation. The printed circuit board (PCB) for the power electronics, which also includes the control unit, was designed in KiCad. The system incorporates both passive and active cooling and is equipped with temperature sensors to ensure safe operation. The control part of the system was designed using the ESP-WROOM-32 development module, which allows for remote control and monitoring via a web interface. Optical sensors were designed to enable precise detection of the ball's position and speed. The mechanical part includes the fabrication of the coil frame and the mounts for the optical sensors using 3D printing. The PCB, along with the power supply, was mounted in a casing.
Description
Citation
DOČKAL, T. Řídicí elektronika pro elektromagnetický urychlovač [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D. (předseda)
Ing. Tomáš Urbanec, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Michal Harvánek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc. (člen)
Ing. Jiří Janošík (člen)
Date of acceptance
2024-06-11
Defence
Student prezentuje výsledky své bakalářské práce. Odpovídá na otázky oponenta a následně dotazy členů komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení