Dise±o e Implementacion de un Sistema de Control por RF Para la Elevacion Vertical de un Helicoptero

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DIVISION DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA

LICENCIATURA EN INGENIERIA ELECTRONICA

PROYECTO INTEGRAL DE INGENIERIA ELECTRONICA

DISEO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE CONTROL POR RF PARA LA ELEVACION VERTICAL DE UN HELICOPTERO

ALUMNO: SEGUNDO BAUTISTA PEDRO ENRIQUE 204304741

ASESORES: JORGE MIGUEL JAIMES PONCE IRMA IRASEMA SILLER ALCALA 16248 166250

FECHA DE ENTREGA: 21 DE ABRIL DEL 2010

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OBJETIVO GENERAL: Disear un sistema de control utilizando lenguaje visual en una PC, que pueda recibir informacin por medio de un sistema digital y un sistema de RF comercial, para controlar la elevacin de un helicptero.

OBJETIVOS PARTICULARES: Disear y desarrollar el software en lenguaje visual en PC para implementar una ley de control clsica. Disear e implementar el software de comunicacin por el puerto USB de la PC hacia un sistema digital. Disear el software y un sistema digital que establezca comunicacin por el puerto USB con la PC. Disear el software y hardware necesarios para poder controlar los interruptores de mando de control remoto. Disear el software para recibir informacin por medio de un modulo de RF comercial.

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NDICECAPITULO 1 1.1 1.2 INTRODUCCION Antecedentes......................06 Descripcin tcnica........................................................................................06

CAPITULO 2 2.1 2.2 2.3 2.4

USB Introduccin.......................08 Nivel fsico09 Conexin / desconexin en caliente (plug&play)..11 Arquitectura.......................11 2.4.1 Interconexin USB o topologa USB.........................12 2.4.2 Dispositivos USB.......................13 2.4.2.1 2.4.2.2 Los Hubs....................14 Las funciones.15

2.4.3 El Host o controlador anfitrin USB16 2.5 2.6 Protocolo USB...17 Tipos de transferencia de datos.18 2.6.1 Transferencia de control18 2.6.2 Transferencia iscrona19 2.6.3 Transferencia de interrupcin19 2.6.4 Transferencia bulk.19 2.7 2.8 2.9 Clases de dispositivos20 Enumeracin y descriptores de dispositivos..24 Driver.25

CAPITULO 3 3.1

COMUNICACION DE UN SISTEMA DIGITAL CON LA PC Introduccin...26

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3.2

Compilador C de CCS26 3.2.1 Estructura de un programa.27 3.2.2 Tipos de datos28 3.2.3 USB CDC..30

3.3

Programacin del PIC18F2550.31 3.3.1 Configuracin PIC.32 3.3.2 Funciones...37

3.4

Circuito del sistema digital41

CAPITULO 4 4.1 4.2

COMUNICACIN DE LA PC CON UN SISTEMA DIGITAL Introduccin...43 Visual Basic 6.0.43 4.2.1 Modo de Diseo y Modo de Ejecucin.44 4.2.2 Formularios y Controles45 4.2.3 Objetos y Propiedades45 4.2.4 Nombres de objetos...46 4.2.5 Eventos...47 4.2.6 Mtodos.47 4.2.7 Tipos de datos48 4.2.8 Creacin de programas ejecutables48

4.3

Desarrollo de aplicacin en Visual Basic 6.049 4.3.1 Pantalla de Controles.49 4.3.2 Pantalla de Cdigo.51 4.3.2.1 4.3.2.2 Escalamiento del Dato del sensor..55 Algoritmo de control PI.58

CAPITULO 5

MODULO RECEPTOR DE RF

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5.1 5.2 5.3

Introduccin...60 Circuito del modulo receptor de RF..60 Programacin del PIC61

CAPITULO 6 APENDICE A

CONCLUSIONES Y EXPECTATIVAS HOJAS DE DATOS DE LOS DISPOSITIVOS

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CAPITULO 1 INTRODUCCIN

1.1 Antecedentes. En la actualidad, solo pocos pases como estados unidos y Alemania dominan la tecnologa de helicptero no tripulado. Es de muy amplio uso este tipo de helicptero capaz de realizar operaciones de deteccin a distancia, exploracin de recursos y geodesia. El helicptero no tripulado WD100, desarrollado por Hexiang Aviation Technology Co. Ltd, realizo un experimento de despegue y aterrizaje automticos el 27 de enero del 2008 en Anyang de la provincia de Henan, lo que marca que China ya figura entre los pases avanzados en este dominio tecnolgico. Con la realizacin de este proyecto se ha logrado dar un paso en el diseo e implementacin de un helicptero no tripulado, al poder controlar la altura a la que se encuentra el helicptero, la altura es una de las tantas variables que se deben controlar para lograr un diseo muy eficiente de un helicptero no tripulado. 1.2 Descripcin tcnica. En la actualidad cada vez son menos las PC que tienen puertos COM (RS-232), por lo que se debe pensar en una alternativa para crear interfaces con las PC, en este proyecto se opto por crear una interfaz a travs del USB. Microchip cuenta con familias de PIC que tienen mdulos USB, adems de que existen mdulos externos los cuales se pueden conectar a cualquier PIC, dentro de los PIC que tienen modulo USB existen el PIC 18F2550 y 18F4550. Para poder lograr comunicacin por USB se opto por utilizar el PIC 18F2550 debido a que cuenta con modulo USB y un menor nmero de puertos, en esta aplicacin no se requiere ms de dos puertos. Para la programacin del PIC se utilizo el compilador C de CCS, este compilador contiene libreras para simplificar la comunicacin del PIC con la PC a travs del USB

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Del lado de la PC se desarrollo una aplicacin en Visual Basic 6.0 para poder establecer la comunicacin entre la PC y el Sistema digital, con ayuda de esta aplicacin se puede monitorear y controlar la altura del helicptero. Para controlar la distancia se ha implementado un algoritmo de control PI para obtener una mejor respuesta de todo el sistema. Para poder monitorear y controlar la altura del helicptero a distancia, se opto por usar mdulos de RF, con un modulo Tx-Rx (transmisor-receptor) se monitorea la distancia a la que se encuentra nuestro helicptero, con la ayuda de un sensor infrarrojo, y con otro modulo Tx-Rx se controla los motores del helicptero con la tcnica de PWM. El proyecto consta de cuatro bloques los cuales se irn explicando uno a uno en los captulos siguientes. En la Fig.1 se puede observar el diagrama bloques del proyecto:

Fig.1 Diagrama a bloques del Proyecto.

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CAPITULO 2 USB

2.1 Introduccin. USB (Universal Serial Bus) es una especificacin de las empresas COMPAQ, Intel, Microsoft y NEC, que describe un canal serie que soporta una gran variedad de perifricos de media y baja velocidad, con soporte integral para transferencias en tiempo real (iscronas) como voz, audio y vdeo comprimido, y que permite mezclar dispositivos y aplicaciones iscronas y asncronas. Por lo tanto, entre los dispositivos USB ms caractersticos se pueden citar teclados, ratones, joysticks, monitores, mdems, impresoras, escneres, CD-ROMs, dispositivos de audio (como micrfonos o altavoces digitales), cmaras digitales y otros dispositivos multimedia. En 1995 fue publicado USB 0.9. En 1996 se publica USB 1.0 y se establece dos tipos de conexin: La primera denominada velocidad baja (Low speed), ofrece 1.5 Mbps y esta pensada para perifricos que no requieren un gran ancho de banda, como ratones o joysticks. La segunda denominada velocidad completa (Full speed), es de 12 Mbps, y esta destinada a los dispositivos ms rpidos. En 1998 fue publicada USB 1.1, se aade detalles y precisiones a la norma inicial y se vuelve el estndar mnimo que debe cumplir un dispositivo USB. En 2000 fue publicada la versin final USB 2.0, es una variacin de la norma compatible con las anteriores y permite velocidades de hasta 480 Mbps denominada alta velocidad (High speed). En la Tabla 2.1 se muestran caractersticas y aplicaciones del USB dependiendo su velocidad.

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Velocidad

Caractersticas Dispositivos

Aplicaciones Teclado, Ratn, Impresora, Perifricos de Juegos, Perifricos de Realidad Virtual

ESPECIFICACIONES Bajo Costo,

Baja Velocidad

Plug and Play, Facilidad de uso, Mltiples Perifricos Bajo Costo,

Interactivos 10/100KBPS

Telefona, Audio Media Velocidad Video Comprimido 500 KBPS/10 MBPS RDSI, PBX, POTS, Audio

Facilidad de uso, Ancho de Banda Garantizado, Plug and Play, Mltiples Dispositivos Bajo Costo,

Video Alta Velocidad Almacenamiento 25x10 MBPS Video, Almacenamiento, Imgenes

Facilidad de uso, Gran Ancho de Banda, Plug and Play, Mltiples Dispositivos

Tabla 2.1 Caractersticas y aplicaciones de USB

2.2 Nivel fsico. A nivel fsico, USB utiliza un cable de 4 conductores para transmitir una seal diferencial (D+ y D-) y alimentacin (VBus = 5V y GND) por medio de conexiones punto a punto. Los dispositivos LS van obligatoriamente equipados con un cable de longitud adecuada (hasta unos 3m, dependiendo de sus caractersticas elctricas), mientras que los FS pueden ir equipados con un cable o utilizar cables independientes de hasta 5m (tambin dependiendo de sus caractersticas elctricas). Existen dos tipos de conectores USB: El conector de serie A, conector plano es el conector usado por los dispositivos USB para conectarse directamente a un host o a un puerto ascendente de un hub, presentan los cuatro conectores correspondientes a los cuatro conductores alineados. Todos los dispositivos USB deben tener el estndar Serie A.

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El conector Serie B es la parte de conexin del dispositivo al host como descendente, presentan los contactos distribuidos en dos planos paralelos, dos en cada plano, y se emplean en los dispositivos que deben conectarse a un cable USB. Por ejemplo impresoras, scanner, y mdems. En la Fig. 2.1 se muestran los dos tipos de conectores USB, el conector de la izquierda es el de serie A y el de la derecha es el de la serie B.

Fig. 2.1 Conectores USB

En la Tabla 2.2 se puede ver la identificacin de cables dependiendo el nmero de Pin o color del cable.

Numero de Pin Nombre de la seal Color de identificacin 1 2 3 4 VUSB DD+ Gnd Rojo Blanco Verde Negro

Tabla 2.2 Identificacin de Cables.

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El USB soporta diferentes tamaos de paquetes de informacin esto permite el poder conectar diferentes tipos de dispositivos de almacenamiento y proporciona diferentes tipos d