Home >Documents >Arduino Project

Arduino Project

Date post:21-Jul-2016
Category:
View:57 times
Download:10 times
Share this document with a friend
Description:
proiect arduino pentru universitate
Transcript:

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRIC I TEHNOLOGIA INFORMAIEI

DOMENIUL / PROGRAMUL DE STUDIU: T.A.V.T.

FORMA DE NVMNT: ZIControlul motorului fr perii cu ajutorul plcii ArduinoCOORDONATOR TIINIFICProf.univ.dr.ing. GACSDI ALEXANDRUABSOLVENTBIR NORBERT-ZOLTNORADEA

2014IntroducereFiind inconjurat cu tehnologie nu prea ne gndim ceeace se afl in spatele fiecrie lucrui banale pe care o folosim zi de zi. Un astfel de exemplu este motorul fr perii si controlul acestuia. Scopul acestei lucrri este prezentarea cteva noiuni de baz legat de contrulul motorului fr perii, dar si contrulul acestuia prin intermediul placii Arduino.

Cel mai banal loc unde se afl astfel de motoare sunt CD playerele din maini sau CD rom-ul din calculatoare. Intelegnd aceste noiuni si precizia la care aceste instrumente trebuie construite este vital un control exact a vitezei motorului, ins acest lucru ne putnd fi realizat cu motoare conventionale din cauza c aceste motore sunt folosite la tensiuni mici. Daca se folosesc perii in structura motului acestia introduc interferene nedorite ntro-un mediu n care interferenele pot perturba funcionarea exact a echipamentelor electrice. Pe lng aceste factori n funcie de uzura aparatului periile se uzeaz i necesit schimbate astfel durata de viata a acestor motoare sunt mult mai mari ca celor conventionale.

Putnd controla aceste motoare cu precizie mare se pot realiza aplicaii foarte importante care n urma cu cteva ani erau mai greu. Din aceast cauz acest domeniul devine din ce n ce mai la mod iar nelegerea i folosirea acestor componente fiind foarte uor.

Lucrarea va fi structurat in 3 pri, n prima parte este prezentat caracteristici si trsturile de baz al Arduino, acesta fiind folosit pentru controlul motorului. Partea a doua va consta din prezentate caracteristicile de baz ale echipamentelor folosite pentru realizarea controlului de motor, aici fiind prezentat motorul brushless i ESC. Ultima parte a lucrrii va consta din partea practic, conectarea acestor componente, explicarea teoriei de funcionare dar i prezentarea codului de surs.1. Caracteristici de baz Arduino

m primul rnd probabil toi din acest domeniul am auzit deja de Arduino dar ce este aceasta cu adevrat?Arduino UNO este o platforma de procesare open-source, bazata pe software si hardware flexibil si simplu de folosit. Consta intr-o platforma de mici dimensiuni (6.8 cm / 5.3 cm in cea mai des intalnita varianta) construita in jurul unui procesor de semnal si este capabila de a prelua date din mediul inconjurator printr-o serie de senzori si de a efectua actiuni asupra mediului prin intermediul luminilor, motoarelor, servomotoare, si alte tipuri de dispozitive mecanice. Procesorul este capabil sa ruleze cod scris intr-un limbaj de programare care este foarte similar cu limbajul C++.Arduino ne prezint nite avantaje pe care o doream cu toi, s fie uor de folosit, de dimensiuni mici, s aib un pre redus dar s fie ct se poate de puternic i s se poate folosi n ct mai multe domenii, acest lucru fiind benefic pentru artiti,ingineri, hobbyiti, cel pasionati de RC sau oricine cine vrea s invee ceva nou.

Aceast mic plac poate s simte mediul n care se afl prin senzori care se pot ataa de el, poate sa controleze mediul, lumini, motoare sau alte actuatori. Microcontrolerul este bazat pe programarea de limbaj Arduino. Proiectele pot fi sine stttori sau controlate, verificate de calculator. Plcile se pot cumpra gata fcuta sau se pot asambla din componente, iar software ul necesar programrii se poate descrca de pe siteul lor oficial.

Un avantaj major al acestei platforme este partea de open-source astfel zeci de mii de proiecte deja exist care sunt fcui de pasionai, testai i comuniti ntregi online care discut despre probleme, proiecte sau idei referitor la Arduino.

n acest proiect vom folosi placa Arduino Uno, care este bazat pe microcontrollerul Atmega328. Are 14 pinuri digitale input/output, din care 6 se pot folosi ca ieiri PWM, 6 intrri Analogice, un rezonator ceramic de 16Mhz, un connector USB, un jack de alimentare i un buton de reset. Are tot ce are nevoie pentru a susine microcontrollerul i a fi capabil s fie conectat la calculator. Uno este diferit de celelalte modele din cauza c i lipseste chipul FTDI USB-to-serial dar folosete un convertor Atmega16U2 care are acceai funcie, microcontrollerul fiind prezentat in Figura 1.

Figura 1

SpecificaiiMicrocontrollerATmega328

Tensiune de operare5V

Tensiune de intrare recomandat7-12V

Tensiune de intrare limit6-20V

Digital I/O14 (of which 6 provide PWM output)

Intrri analogice6

DC curent per I/O Pin40 mA

DC curent for 3.3V Pin50 mA

Flash Memory32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader

SRAM2 KB (ATmega328)

EEPROM1 KB (ATmega328)

Clock Speed16 MHz

2. Controllor electronic de vitez (ESC) i motorul fara periiAcest capitol are la baz prezentarea controlorului electronic de vitez (ESC), ceace permite ca placa Arduino s fie capabil de a controla motoarele care se pot ataa de el, fr relee mechanice sau tranzistoare.

Astfel un ESC este un circuit electronic cu scopul de a controla un motor electronic, viteza acestuia, direcia dar funcioneze i ca frn dinamic. Acetia sunt folosii muli la modele controlate cu radio (RC), n majoritatea timpurilor fiind folosite cu un motor fr perii, astfel esential genernd o tensiune trifazic de putere mic. Acestia pot fi module separate sau sunt deja integrate in plci diferite. Aceste ESC uri interpreteaz semnalele nu ca n modul n care ar fi in cazul unei servo ca micare mechanic dar ca schimbare a tensiunilor ntre faze la o fecvent foarte mare. Acesta fiind realizat cu tranzistori FET, mulumit acestei frecvente mari motorul emite un sunet tipic mai ales la rotaii mici. ns se poate controla mult mai fin si mai precis viteza motorului cu pierderi electrice foarte mici.

ESC uri de curent continiu se pot numi si controlleri PWM in sens larg al cuvntului. Acestia accepta un semnal de 60Hz PWM care variaz la 1-2 ms. Cnd sunt alimentai cu 50Hz la timpul 1ms ESC opreste alimentare motorului, ESC uri de curent continiu se pot numi si controlleri PWM in sens larg al cuvntului. Acestia accepta un semnal de 60Hz PWM care variaz la 1-2 ms. Cnd sunt alimentai cu 50Hz la timpul 1ms ESC opreste alimentare motorului,

ESC folosite pentru motoare brushless sunt mult mai complicate aceasta fiind prezentat n figura 2, faza corect variaz cu rotatia motorului, care este luat in considerare prin senzor Hall sau detectoare optice. Cele programabile prin calculator au o multitudine de setri, curb de acceleratie, directia de rotatie, oprire la tensiune mic ect.

Figura 2

Se clasific aceste ESC uri dupa curentul maxim pe care o pot controla si tipul controlerului. Este important alegerea exacta a tipului din cauza cu ct este rezistent la un curent mai mare crete si mrimea lui. Majoritatea ESC lor suport conectarea a diferite feluri de baterii dar este important tipul bateriei la setarea tensiunii de tiere a motorului astfel protejnd bateria.Motorul de curent continuu fara perii (brushless DC motor)este in principal construit ca un magnet permanent rotativ fata de o infasurare parcursa de curent. In aceasta privinta el este echivalent cuunmotor de c.c inversat, in care magnetul se roteste in timp ce conductoarele raman fixe. Acest tip de motor se poate vizualiza in figura 3.

Figura 3In ambele cazuri, curentul prin conductoare trebuie sa-si reverseze polaritatea de fiecare data cand un pol magnetic trece pe langa conductoare, pentru a asigura unidirectionalitatea cuplului.

Inmotoarele de c.c clasice, cu colector,reversarea polaritatiieste realizata de catre ansamblul colector - perii.La acestea,deoarece colectorul este fixat pe rotor, momentele de comutatie sunt sincronizate automat cu polaritatea alternanta a campului magnetic prin care trec conductoarele. Inmotorul de c.c fara periireversarea polaritatii curentului este realizata cu tranzistoare de putere care trebuie comutate in sincronism cu pozitia rotorului.Procesul comutatieieste similar in cele doua masini iar ecuatiile care rezulta si caracteristicile mecanice (viteza-cuplu) sunt a-proape identice. Cand curentii de faza in motorul de c.c. fara perii sunt de acest tip - adica curent continuu care comuta polaritatea in sincronism cu trecerea alternantaa polilor magnetici N si S se spune c motorul functioneaza cuexcitatieunda dreptunghiulara.Tensiu-nea contraelectro-motoare (t.c.e.m) in acest caz se aranjeaza sa fietrapezoidala. Termeniiunda dreptunghiularasitra-pezoidalase folosesc reciproc pentru a ne referi la motor si la controlerul sau.

Exista si un alt mod de functionare in care curentii de faza suntundesinusoidale. T.c.e.m. in acest caz ar fi, ideal, sinusoidala. Fizic, motorul si controlerul sau arata la fel ca motorul cu unda dreptunghiulara, dar exista o diferenta importanta. Motorul cu unda sinusoidala functioneaza cu odistributie rotativa a solenatiei, similar cu campul magnetic invartitor din motorul asincron sau masina sincrona de curent alternativ. Acest tip de motor fara perii este un simplu motor sincron de c.a. cu excitatie fixa de la magneti permanenti. 3. Conectarea si funcionarea sistemului

Este important conectarea corect a echipamentelor, astfel avem nevoie de atenie sporit la conectarea bateriei la ESC sa nu confundm mufele sau s trimitem un curent mare spre placa Arduino, aceasta este prezentat in figura 4.

Figura 4La conectarea placii Arduino se folosete un potentiometru de 10K, cu cursorul conectat la Analog 0, iar cele doua capete la 5V, GND, si GND de la ESC prin firul negru. Ieirea Digital 9 este conectat la ESC prin firul alb. +5V de la ESC nu este conectat pentru ca nu va primi tensiunea de alimentare prin Arduino ci prin

Embed Size (px)
Recommended