Project embeded systemes team 2 Bug-bot

Auteur: Paul Mooij

Team: 2

Datum: 14 mei 2006

Versie: 1.1

Voorword

Voor het Project Embeded Systemen hebben we het project opgedeeld in verschillende modules. Dit om tijd te besparen en zo als team een snellere levertijd te garanderen. Ook hebben we een gezamenlijke map aan gemaakt op BSCW om zo het werk van een team lid in te kunnen zien en het eventueel te verbeteren of van zijn werk te leren. Ook is het van belang dat er bij het opleveren van een module aan het team wordt uitgelegd hoe de module is opgebouwd en werkt. Dit verkomt ook miscommunicatie en dat modules niet op elkaar zijn afgestemd.

Inhoudsopgave

Samenvatting

In dit testrapport wordt per module van het project beschreven hoe er getest is en welke meetinstrumenten er gebruikt zijn. Ook wordt er gekeken naar verschillende ontwerpen voor de module.

In dit verslag wordt uitlegt welke modules er zijn. Ook wordt beschreven hoe wij tewerk zijn gegaan.

Testen hebben we onder andere uitgevoerd voor:

§        Galvanische scheiding

§        H- brug

§        Lijndetectie

·        ADC

·        Opamp

§        Software

·        PIN / PORT 

·        PWM

·        Interupt

Vanwege de gegeven tijd voor het ontwerpen van de schakelingen en het opleveren van het project. Laat ik dingen zoals temperatuur en tolerantie van componenten achterwegen. Dit ook omdat de omgeving waar wij de schakelingen bouwen het zelfde is als waar wij ons project opleveren. Voor speciale componenten zal ik een datasheet in de bijlage toevoegen.

Modules

Voor PES hebben we bepaalde eisen waar wij aan moeten voldoen. Deze zijn terug te vinden in het POD, Om deze eisen te hallen hebben we een concept bedacht wat we in modules hebben opgedeeld in fig. 1 is te zien wat de modules zijn.

fig. 1  

In fig.1 zijn alle hardware modules te zien. In dit verslag wordt onder andere   H –brug met galvanische scheiding behandeld en Lijndetectie. De andere modules zoals de IR ontvanger en Objectdetectie worden door mijn team leden beschreven

Ook hebben we om de zelfde reden de software verdeeld. Ons doel was het meten van de lijn in plaats van het te detecteren en de motor door een PWM signaal aan te sturen. En ook moesten we het programma schijven voor het geheel.

Hier blokschema van de software

Fig.2

Laat zien hoe we de software in modules hebben verdeeld. Ook spraken we af bij elke verbetering een versie te maken. Zo als te zien is in Fig.3 dit werd dan naar elk team lid gemaild met uitleg.

Fig.3

Galvanische scheiding

Een galvanische scheiding is nodig omdat de motoren stoor signalen en vervuiling van de voedingspanning genereren. En dat het een simpelere manier is dan een ontsporingfilter te ontwerpen.

Een galvanische scheiding is word ook wel een optocoupler genoemd en is eigenlijk een diode die een LDR belicht die doorverbonden is aan de basis van een transistor. Type wat wij gebruikte was de CNY173 optelcopler met behulp van elektrisch Workbench kon ik mijn schakelingen testen. Zoals te zien is in fig.4

Fig.4

Fig. 5  aansluit schema van een Optolcoupler

Darlington Transistor

Voor het schakelen van motor gebruikte TIP 125 en de TIP120 Om de galvanische scheiding te testen hebben we deze schakeling gesimuleerd zoals te zien is in fig.6

Fig.6  simulatie met de TIP125

Na het simuleren hebben we de schakeling opgebouwd zoals te zien is in Fig.7 Ook hebben we gekeken naar het werk gebied van de transistor. Dit is Max 30 Volt tot min 5volt. Bij 1 mA. en een belasting van  150W ( Motor   rs-540sh)

                                                                         TIP 125

Fig.7a    Fig. 7b

Atmega                                                 Optocoupler   

Fig.8

De schakeling is op een

Broadboard opgebouwd zo konden

we zien of de transistors

warm werden van het

PWM signaal. Dit was niet het geval

                                                                                                                   Fig. 8

H – brug

Volgende stap was dat de motor van richting wouden veranderen dit gebeurt door de polariteit te veranderen van de voeding van de motor. Dit kan op verschillende manieren 1 daarvan is met relais soort van wissel. Maar dat heeft ze nadelen. Een betere oplossing is de H – brug zo genoemd van weg de vorm van H in de schakeling zoals te zien is in fig.9

fig. 9  

Echter dit ontwerp heeft groot nadeel. Want bij de stand 1 1 op bij de poorten zal de brug doorbranden. Dit is op telossen door er een xor wat in een ic te koop is  ( 74HC14 ) alleen deze kan een maximale stroom aan van 360 mA en andere types 6A.

Fig. 10 voorbeeld van H – brug IC

H – brug

Ons ontwerp heeft ook een beveiliging voor de verboden stand. Maar dit doen wij door middel van 2 diode die als de verboden stand zich voordoet 1 poort dicht knijpt en de andere open.

De diodes die de verbonden stand beveiligen

Fig. 11

Ons ontwerp met galvanische scheiding en een verbonden stand beveilig.

 Fig. 12

 H – brug opgebouwd op een experimenteel print.

H – brug

Bij het testen kwamen wij er achter dat koelprofiel veel uitmaakt. Bij het verkeerd aansluiten werd de tip 120/125 erg warm maar doordat we een koelprofiel erop hadden overleefde hij de kortsluiting. Ook testen we niet met grote stromen maar met een lage stroom met als belasting een weerstand. Zoals te zien is op fig.13 Bij het aan zetten van de voeding was het belangrijk de ampèremeter in de gaten te houden want bij het aan zetten moest er geen hoge stroom gaan lopen. Gebeurde dat wel dan moest de voeding uit. En was er een fout in de schakeling. Maar bij het aansturen van de porten moest er wel een stroom gaan lopen. Ook hebben we zo de verboden stand getest.

Fig. 13

Weerstand van 12 ohm en 25 watt

Lijndetectie

Voor het detecteren van een lijn moet je het verschil meten. Dit kan op verschillende manieren. Door IR, LDR, fototransistor, Camera.

Wij wilden het via een LDR  opbouwen en het verschil meten doormiddel van een ADC poort in de Atmega 32L  schema is te zien in fig. 14

Fig. 14

LDR

Analoog digitaal omzetter

Potmeter

De Analoog digitaal omzetter zet  5 volt om in bit  Doordat we in tijd nood kwamen en het we de software niet aan de praat kregen besloten we het met een opamp zo als te zien is in fig.15

Fig. 15

Tussen R1 en R2 is een spanning verschil door dat R1 = 2K7 en R1= 10K wat te regelen is met de Potmeter die er tussen zit de LDR die over de ze weerstanden hangt verander waneer de omgeving veranderd. Dus met de potmeter stel jet het bereik van de LRD in. Omdat het over een laag spanning verschil gaat versterk je dit doormiddel van Opamp en in deze schakeling versterkt de opamp weer een andere opamp om zo goed signaal te krijgen het

Lijndetectie

Signaal kan je dan weer met een andere potmeter afstellen zodat je signaal kunt afregelen. Deze schakeling is dus zo wel softwarematig als hardware matig op te bouwen. Voordeel van een softwarematige aanpak is dat je het tussen 2 waar kunt meten. En nog 3de meeting voor de omgeving variabele kortom je kunt de sensor dan laten zich zelf laten kalibreren. Helaas hadden voor deze optie niet genoeg tijd meer.

Paar proef opstellingen

Software

PIN / PORT

Voor dat je programma kan schrijven moet je weten wat je ingangen zijn en je uitgangen. In fig.16  hebben wij al verdeeld welke poorten welke functie kregen. Dit is handig omdat PORTA een analoge ingang kan zijn en POORTB niet. Ook kent de Atmega32L speciale PORT’en voor  PWM signaal

Fig. 16

Code is te vinden bij  link software