Abstrakt Uppsala Universitet håller för tillfället på med ett nytt slags svänghjul som utnyttjar stor vinkelhastighet istället för stort tröghetsmoment för att buffra rörelseenergi.  För att kunna nå hög hastighet hålls svänghjulet svävande med permanentmagneter och horisontellt hålls svänghjulet rakt med hjälp av 8 stycken aktiva magneter. Varje aktiv magnet regleras med hjälp av semipassiva h-bryggor. Syftet med detta projekt var att ta reda på effektförlusterna i en enskild semipassiv h-brygga och sedan beskriva det med en formel med ström och spänning som inparameter. Den framhållna ekvationen:  säger oss att med värden på spänning och ström som svänghjulet drivs med kommer en effektförlust ligga mellan 0.5-3.5 W i varje h-brygga. Detta ger en effektförlust i hela systemet för alla aktiva magneter mellan 3-28 W beroende på inspänningen och inströmmen.  En tydlig slutsats som kan dras är att den procentuella effektförlusten minskar desto större ström och spänning som används i systemet.

<p>Denna rapport behandlar utveckling av en tvåhjulig balanserande robot. En PID-regulator är implementerad i en mikrokontroller, som även AD-omvandlar en sensorsignal, samt styr motorer via H-bryggor med pulsbreddsmodulering. I rapporten förklaras framtagning av diskret PID-regulator, processorkort, motorkort, val av komponenter och sensor för att mäta robotens vinkel mot ett vertikalplan.</p><p>Roboten kan balansera stillastående, men behöver kompletteras ytterligare med hjulåterkoppling för att kunna balansera medan den kör. Roboten balanserar med mätdata från en mekanisk golvavkännare (potentiometer). Andra sorters sensorer diskuteras också, t ex accelerometer, gyro och optisk sensor.</p> / <p>This report explain the development of a two wheel balancing robot. A PID-regulator is implemented in a microcontroller, which also AD-converts a sensor signal, and generate pulse width modulated signals to drive H-bridges. It is discussed how to develop a discretisized PID regulator, microcontroller and H-bridge circuit boards, as well as how to chose components and suitable sensors for measuring the robots angle against a vertical plane.</p><p>The robot is able to balance on its own when standing still, but it need to have feedback from its wheel position if it should be able to maintain balancing when moving. The robot use a mechanical floor feeler (potentiometer). Other sensors are also discussed, e g accelerometer, rate gyro and optical sensor.</p>

Denna rapport behandlar utveckling av en tvåhjulig balanserande robot. En PID-regulator är implementerad i en mikrokontroller, som även AD-omvandlar en sensorsignal, samt styr motorer via H-bryggor med pulsbreddsmodulering. I rapporten förklaras framtagning av diskret PID-regulator, processorkort, motorkort, val av komponenter och sensor för att mäta robotens vinkel mot ett vertikalplan. Roboten kan balansera stillastående, men behöver kompletteras ytterligare med hjulåterkoppling för att kunna balansera medan den kör. Roboten balanserar med mätdata från en mekanisk golvavkännare (potentiometer). Andra sorters sensorer diskuteras också, t ex accelerometer, gyro och optisk sensor. / This report explain the development of a two wheel balancing robot. A PID-regulator is implemented in a microcontroller, which also AD-converts a sensor signal, and generate pulse width modulated signals to drive H-bridges. It is discussed how to develop a discretisized PID regulator, microcontroller and H-bridge circuit boards, as well as how to chose components and suitable sensors for measuring the robots angle against a vertical plane. The robot is able to balance on its own when standing still, but it need to have feedback from its wheel position if it should be able to maintain balancing when moving. The robot use a mechanical floor feeler (potentiometer). Other sensors are also discussed, e g accelerometer, rate gyro and optical sensor.

Arbetets huvudmål var att utvärdera Zero Voltage Switching, ZVS, på ett dubbelsidigt kretskort. Där ingick att anpassa en H-brygga till ZVS som är populär i industrier samt elektronikkonstruktion. Mätningarna och analyserna gjordes för båda delarna. Med hjälp av en mikrokontroller kunde man ändra på styrsignalernas Duty Cycle och frekvens. Framtagen kretskort har sedan använts till att utföra mätningar vid frånslag där falltider, energiåtgång och switchförluster har jämförts med liknande krets på kopplingssplatta och i simulering. Nyckelord: switchförluster, H-brygga, zero voltage switching.

Customized truck is a relevant and high-profit part of Scania’s market. Nowadaysdesigners do not have a self-developed electric control unit for introducing non-standardfunctionality. This thesis is intended to investigate the specification of a new system andan approach to implement it in current truck’s electrical system. The adopted methodsin this research are systems analysis, functional specification, HW &amp; SW research andcomparison and validation test of prototype system. The results obtained in this researchinclude the potential functions and corresponding requirement specification, 5 types ofhardware alternatives and 2 recommended software platform. Their feasibility is verifiedby a prototype system with 2 typical functions, control the motor of inward sliding doorand combine the communication of different system. 3 recommended schemes and 2 directionsfor future research are given in the end. Based on investigation results, developersare able to know new system’s specification preliminarily, understand the architectural requirementsand suitable tools and materials for implementation. This research will helpto improve Scania’s truck’s electrical system and product manufacturing in the future. / Specialfordon utgör en viktig och betydande del av Scanias produkter. Dagens de-signer har inte tillgång till en egenutvecklad styrenhet för att introducera icke standardiserade funktioner. Detta examensarbete fokuserar på att undersöka ett nytt system och hur det skulle implementeras i den redan existerande lastbilens elektriska system. De behandlade ämnena i arbetet är systemanalys, funktionsanalys, hårdvaruspecifikation, mjukvara samt validering och utvärdering i form av byggnation och testning av en prototyp. Resultatet som erhållits i denna rapport inkluderar potentiella funktioner och motsvarande kravspecifikation, fem typer av hårdvara och tvårekommenderade mjukvaruplattformar. Reliabiliteten av dessa valideras med en prototyp med två typiska funktioner, kontrolleraen motor på en elektrisk dörr samt kombinera kommunikationen av olika system. Trealternativa lösningar samt två alternativ till framtida studier rekommenderas i slutet av rapporten. Baserat på resultaten har utvecklare möjlighet till en preliminär specifikation,förståkrav påarkitektur, användbara verktyg och material för implementation. Dennarapport kommer att underlätta förbättring av Scanias elektriska system och utveckling iframtiden.

The purpose of this project is to design and construct a portable lightweight elevator for transportation of goods to rooftops. The elevator should be easy to transport, assemble and disassemble, it should also be useful at various heights and for a wide range of roof inclinations. The elevator contains a railway consisting of four separable modules. A carriage rides the railway and is pulled to the top with a winch powered by a DC-motor. The carriage starts and stops using a Rocker switch and a Hall sensor that detects magnets placed at the end and beginning of the railway. After performing tests with the elevator the conclusion is that the elevator is practical to assemble and transport, but the carriage derails too easily when the railway has angular changes. / Målet med projektet är att designa och konstruera en portabellättviktshiss som kan transportera gods från marknivå till hustak. Den ska vara lätt att transportera och att montera ner och upp, den ska också gå att anvåanda för olika höjder och på hus med olika taklutningar. Hissen består av en räls som går att ta isär i fyra olika delar. En vagn åker på fyra hjul uppför rälsen och lyftkraften kommerfrån en vinsch som drivs av en likströmsmotor. Vagnen kan starta och stanna med hjälp av en knapp, den stannar även automatisk då en hallsensor på vagnen känner av magneter som är placerade vid början och slutet av rälsen. En arduino Uno skickar signaler mellan de elektriska komponenterna och motorn får ström via en H-brygga, vilket gör att den kan rotera i båda riktningarna. Efter att hissen testats kan det konstateras att konstruktionen är enkel att bygga ihop och smidig att fästa vid olikavinklar och höjder. Däremot spårar vagnen ofta ur då hissen körs med för branta vinklar mellan de olika delarna av rälsen.

This work describes a master’s thesis in engineering physics at Umeå University carried out during the spring semester of 2014. In the thesis the student has constructed and tested a temperature controlled cell for cooling/heating of surface-enhanced-Raman-spectroscopy (SERS) substrates for rapid detection of volatile substances. The thesis was carried out at the Swedish Defence Research Agency (FOI) in Umeå, Sweden. A Linkam Scientific Instruments TS1500 cell was equipped with a Peltier element for cooling/heating and a thermistor temperature sensor. A control system was constructed, based on an Arduino Uno microcontroller board and a pulse-width-modulated (PWM) H-bridge motor driver to control the Peltier element using a proportional-integral (PI) control algorithm. The temperature controlled cell was able to regulate the temperature of a SERS substrate within -15 to +110 °C and maintain the temperature over prolonged periods at ±0.22 °C of the set point temperature. Gas phase of 2-chloro-2-(difluoromethoxy)-1,1,1-trifluoro-ethane (isoflurane) was flowed through the cell and SERS spectra were collected at different temperatures and concentrations. This test showed that the signal is increased when the substrate is cooled and reversibly decreased when the substrate was heated. Keywords: temperature control, Raman scattering, surface enhanced Raman spectroscopy SERS, SERS substrate, volatile substances, Peltier module, thermistor, PWM, H-bridge, PI(D) control. / Detta dokument beskriver ett examensarbete för civilingenjörsexamen i teknisk fysik vid Umeå Universitet som utförts under vårterminen 2014. I examensarbetet har en kyl-/värmecell för temperaturkontroll av substratytor för ytförstärkt ramanspektroskopi (SERS) för snabb detektion av farliga flyktiga ämnen konstruerats och testats. Arbetet utfördes vid Totalförsvarets forskningsinstitut (FOI) i Umeå, Sverige. Utgångspunkten var ett Linkam Scientific Instruments TS1500 mikroskopsteg, vilket utrustades med ett Peltierelement för kylning/värmning och en termistor för temperaturövervakning. Ett styrsystem baserat på ett Arduino Uno mikrostyrenhetskort konstruerades med ett motordrivkort (H-brygga) vilket använder pulsbreddsmodulering (PWM) för att reglera spänningen till Peltierelementet utifrån en PI-regulator. Den färdiga cellen klarade att reglera temperaturen på ett SERS-substrat i ett temperaturspann på ungefär -15 till +110 °C med en temperaturstabilitet på ±0.22 °C av måltemperaturen. Cellen testades sedan på flyktiga ämnen för att visa dess funktion. Difluorometyl-2,2,2-trifluoro-1-kloroetyleter (isofluran) i gasfas, med instrumentluft som bärargas, flödades genom cellen och SERS-spektra erhölls vid olika koncentrationer och temperaturer. Vid samtliga koncentrationer visades att lägre temperatur ger ökad signalstyrka. När ytan sedan värmdes upp sjönk signalen reversibelt tillbaka till ursprungsvärdet. Nyckelord: temperaturkontroll, ytförstärkt ramanspektroskopi, SERS, flyktiga ämnen, Peltierelement, thermistor, PWM, H-brygga, PI(D)-regulator.

Detta examensarbete har utförts på uppdrag av Terco. Tercos PST 2220Transmission Line and Distribution Module fungerar som en fysisk modellav ett verkligt transmissions- eller distributionsnät där fem olika typer av nätmed avseende på längd, spänningsnivå och skenbar effekt är möjliga. Idagfinns ett behov av en modell där användaren kan ställa in dessa parametrarså att modellen mer precist kan spegla vilka egenskaper det specifika nätethar. Här undersöks hur längden och dess inverkan på en ledning kan varierasi en modell.En presentation av hur transmissions- och distributionsnät fungerar ochbeskrivs teoretiskt lägger grunden till den modell och de två approximationersom kan beskriva ett helt näts egenskaper.Då R, L och C komponenterna behöver kunna varieras för att fysisktkunna realisera denna teoretiska modell undersöks vilka metoder som dettakan genomföras på. För detta undersöks två tillvägagångssätt, kaskadkopp-lad pi-modell och variabel aktiv-passiv reaktans.Flera aspekter som utrymme, kostnad och variabilitet gör att varia-bel aktiv-passiv reaktans är att föredra. Dess funktion som en varierbarspänningskälla, uppbyggd av switchar styrda med reglerteknik och puls-breddsmodulering gör att komponenterna R, L och C och dess egenskaperoch inverkan på en transmissionslinje kan åstadkommas. Resultatet är attde nödvändiga R,L,C komponenterna går att variera i storlek för att kunnaingå i en varierbar transmissionsledningsmodell.Resultatet och målen säkerställs med simuleringar där variabel aktiv-passiv reaktans visas kunna vidareutvecklas och praktiskt testas för att mo-dellera transmissions- och distributionsnät med olika längd. Nyckelord. Variabilitet, Inverterare, Impedans, DC-AC, Pulsbreddsmodu-lering, Övertoner, Transmissionsledning, Spänningsfall, Reaktiv effekt. / This diploma work has been carried out on behalf of Terco. TercosPST 2220 Transmission Line and Distribution Module works as a physicalmodel of a real transmission and distribution grid where five different typesof networks based on length, voltage and apparent effect are available. Thereis today a need of a model where the user self can adjust these parameters sothat the model more precisely can reflect the characteristics that the specificgrid has. Here it’s investigated how the length and its impact on a line canbe varied in a model.A presentation of how the transmission and distribution grid works andare described theoretically provides the basics for the different models thatcan describe a whole network and its properties.Since the R, L and C components needs to be able to be varied to be ableto physically realize this theoretical model, the different methods that thiscan be realized through are investigated. Two approaches are investigated,the cascaded pi-model and variable active-passive reactance (VAPAR).A number of aspects like space, cost and variability makes the variableactive-passive reactance the most suited solution. Its function as a variablevoltage source, made out of an four switches, operated with control techno-logy and pulse width modulation, makes it possible to imitate R, L and Csproperties and effect on a transmission line. The result is that the necessaryR,L,C components are made adjustable in order to be incorporated in aadjustable transmission lin model.The result and the goal are verified with simulations where variableactive-passive reactance is proved able for further development and practicaltests to model transmission and distribution lines with different length. Keywords. Variability, Inverter, Impedance, DC-AC, Pulse width modula-tion, Harmonics, H-bridge, Transmission line, Voltage drop, Reactive effect.