Damian Murgec

PLATFORMA ZA TESTIRANJE MEHANSKIH

LASTNOSTI KOLES V VODILIH DRSNIH VRAT

Diplomsko delo

Maribor, avgust 2016

PLATFORMA ZA TESTIRANJE MEHANSKIH

LASTNOSTI KOLES V VODILIH DRSNIH VRAT

Diplomsko delo

Študent: Damian Murgec

Študijski program: Visokošolski študijski program

Elektrotehnika

Smer: Avtomatika in Robotika

Vpisna številka: E1073715

Mentor: doc. dr. Andrej Sarjaš

Lektorica: univ. dipl. slov. Iris Vičar

I

II

PLATFORMA ZA TESTIRANJE MEHANSKIH

LASTNOSTI KOLES V VODILIH DRSNIH VRAT

Ključne besede: Doorson, Eagle, Keil, CAN komunikacija, Avtomat stanj

UDK: xxxxxx

Povzetek

Testiranje lastnih produktov je ključnega pomena za dolgotrajno sodelovanje podjetja z

njihovimi strankami. Med pomembnejšimi dejavniki pri sklepanju novih poslovnih pogodb

je zagotovitev za brezhibno delovanje lastnega produkta. Pri tem se je potrebno posvetiti

vsaki malenkosti posebej - od funkcijskega delovanja (električni in programski sklop) do

mehanskih lastnosti. Diplomsko delo se navezuje na vzdržljivost nosilnih koles drsnih vrat,

kar predstavlja mehansko lastnost izdelka. Ta so majhna, in se s časom lahko kritično

deformirajo, v primeru slabe lastnosti materiala. Za zagotavljanje vzdržljivosti tega dela

izdelka, smo se lotili izdelave testne naprave za pospešeno staranje koles.

III

PLATFORM FOR TESTING MECHANICAL

PROPERTIES OF WHEELS IN RAILS OF

SLIDING DOORS

Keywords: Doorson, Eagle, Keil, CAN communication, Finite state machine

UDK: xxxxxx

Abstract

Testing own products is of an essential meaning for a long-term collaboration between a

company and it's clients. Among the most important factors in concluding new business

contracts is to ensure the functioning of own product. In doing so, it is essential to focus

on every little detail. The diploma thesis is referring to the durability of load-bearing wheels

of sliding door. They are small and can criticaly deform with time. To ensure the durability

of this parts in this product, we created a testing device for accelerating the aging of

wheels.

IV

Zahvalil bi se rad vsem, ki so me podpirali v

času študija, zaposlenim profesorjem za

trud in usmerjanje, podjetju DOORSON,

kjer so mi omogočili praktično

izobraževanje, ter tamkajšnjemu mentorju

Francu Hanžiču za vodenje med izdelavo

projekta. Prav tako se zahvaljujem mentorju

na fakulteti, Andreju Sarjašu, za vse

predloge glede izboljšav in izpeljave

zastavljenih ciljev in problemov.

Posebna pohvala gre moji punci Niki, za

brezpogojno podporo in vzpodbudo med

samim razvojem projekta.

V

KAZALO

1. UVOD .............................................................................................................. 1

1.1 Raba in namen izdelka v praksi ...................................................................................... 2

2. PLATFORMA IN OSNOVNI SKLOPI .............................................................. 3

2.1 Linearni aktuator »BOHUA« ........................................................................................... 4

2.2 Ročica za ustvarjanje sile ................................................................................................ 5

2.3 Silomer .............................................................................................................................. 6

2.4 Pogonska plošča EC4 ...................................................................................................... 7

2.5 Čelna plošča ..................................................................................................................... 7

2.6 Vmesniško vezje ............................................................................................................... 8

2.7 Krmilnik in servomotor .................................................................................................... 8

2.8 Zasilni izklop ..................................................................................................................... 9

3. UPORABLJENA PROGRAMSKA OPREMA ................................................ 10

3.1 Risanje sheme – Eagle ................................................................................................... 10

3.2 Programiranje – Keil µVision......................................................................................... 11

3.3 LTSpice ............................................................................................................................ 11

3.4 Gerbv ............................................................................................................................... 11

4. NAČRTOVANJE IN SESTAVA VMESNIŠKEGA VEZJA ............................. 12

4.1 Nabor elektronskih elementov ...................................................................................... 12

4.2 Spisek uporabljenih uporov in pripadajoča imena ..................................................... 13

4.3 Spisek uporabljenih kondenzatorjev ............................................................................ 14

5. NAČRTOVANJE TISKANEGA VEZJA ......................................................... 15

5.1 Napajalni del ................................................................................................................... 15

5.2 Metoda za doseganje ±10 V ........................................................................................... 17

5.3 Pretvornik signala iz silomera ....................................................................................... 20

5.4 Merilec vrtljajev – Inkrementalni dajalnik .................................................................... 23

6. IZDELAVA TISKANEGA VEZJA .................................................................. 24

6.1 Povezovalne sponke ...................................................................................................... 27

6.2 Priklop krmilne enote EC4 na platformo ...................................................................... 28

7. SERVOMOTOR IN KRMILNIK ...................................................................... 29

7.1 Povezava krmilnika servomotorja na vmesniško vezje ............................................. 30

8. NAČRTOVANJE IN KONSTRUIRANJE PLATFORME ................................ 31

8.1 Silomer in vključevanje le-tega v sistem ..................................................................... 32

VI

9. PROGRAMSKA ZASNOVA .......................................................................... 33

9.1 Avtomat stanj .................................................................................................................. 33

9.2 Avtomatski režim ............................................................................................................ 35

9.2.1 FRAM integrirano vezje: .............................................................................36

9.2.2 SPI komunikacija ........................................................................................36

9.3 Programska zasnova čakajoče vrste............................................................................ 37

9.4 Ročni režim ..................................................................................................................... 37

9.5 Programiranje prikazovalnika ....................................................................................... 38

9.6 Prenos podatkov ............................................................................................................ 39

10. SKLEP ........................................................................................................... 41

VIRI ...................................................................................................................... 42

KAZALO SLIK

SLIKA 1. 1: PREDHODNA NAPRAVA ZA TESTIRANJE KOLES .......................... 1

SLIKA 1. 2: SEDANJA NAPRAVA – HRBTNA STRAN .......................................... 2

SLIKA 2. 1: SESTAVNI DELI PLATFORME ........................................................... 3

SLIKA 2. 2: LINEARNI AKTUATOR ....................................................................... 4

SLIKA 2. 3: PRIKAZ RAZTEGNJENEGA IN SKRČENEGA MOTORJA ................ 4

SLIKA 2. 4: GRAF PROIZVAJALCA – HITROST IN TOK V ODVISNOSTI OD

OBREMENITVE ............................................................................................... 4

SLIKA 2. 5: H-BRIDGE, UPODOBLJEN Z EAGLE INŽENIRSKIM

PRIPOMOČKOM ............................................................................................. 5

SLIKA 2. 6 GLAVNI DEL PLATFORME ................................................................. 5

SLIKA 2. 7 SILOMER ............................................................................................. 6

SLIKA 2. 8 KRMILNA ENOTA EC4 Z OHIŠJEM .................................................... 7

SLIKA 2. 9 ČELNA PLOŠČA .................................................................................. 7

SLIKA 2. 10: PROTOTIPNO VEZJE ...................................................................... 8

SLIKA 2. 11: KONČNO VEZJE .............................................................................. 8

SLIKA 2. 12: STIKALO ZA ZASILNI IZKLOP ........................................................ 9

SLIKA 2. 13: BLOKOVNA SHEMA PLATFORME .................................................. 9

VII

SLIKA 3. 1: EAGLE .............................................................................................. 10

SLIKA 3. 2: KEIL µVISION ................................................................................... 11

SLIKA 3. 3 LT SPICE ........................................................................................... 11

SLIKA 4. 1: BLOKOVNA SHEMA VMESNIŠKEGA VEZJA .................................. 12

SLIKA 5. 1: BLOKOVNA SHEMA POVEZOVALNEGA VEZJA ............................ 15

SLIKA 5. 2 LM317 S KOMBINACIJO UPOROV, KONDENZATORJEV IN DIOD 16

SLIKA 5. 3 LM317 ................................................................................................ 16

SLIKA 5. 4: TLE2426 S PERIFERIJO .................................................................. 17

SLIKA 5. 5: OJAČEVALNIK IN NAPETOSTNI SLEDILNIK .................................. 17

SLIKA 5. 6: SIMBOLNI IZGLED ELEMENTA ....................................................... 20

SLIKA 5. 7: SHEMA OJAČEVALNIKA ................................................................. 22

SLIKA 5. 8: SIGNALNE LINIJE A IN B ZAMAKNJENE ZA FAZNI KOT 90° ........ 23

SLIKA 5. 9: ČIP AM26LS32 IN NJEGOVA PERIFERIJA ..................................... 23

SLIKA 6. 1: IZVEDBA S HLADILNIM REBROM ................................................... 24

SLIKA 6. 2: POVEZOVALNE SPONKE ................................................................ 24

SLIKA 6. 3 LEGA OJAČEVALNIKA OD SPONKI ................................................. 25

SLIKA 6. 4: DEBELINA NAPAJALNIH LINIJ ........................................................ 25

SLIKA 6. 5: TANJŠA SIGNALNA LINIJA .............................................................. 25

SLIKA 6. 6: FUNKCIJA ZA IZDELOVANJE SHEME ............................................ 26

SLIKA 6. 7: FUNKCIJA ZA ZDRUŽEVANJE SIMBOLA IN ODTISA .................... 26

SLIKA 6. 8: ZDRUŽITEV SIMBOLA IN ODTISA .................................................. 26

SLIKA 6. 9: SPODNJA STRAN NA KATERI SO SMD UPORI IN POVEZAVE ... 26

SLIKA 6. 10: RAZPORED ELEMENTOV IN DODELJENA IMENA ..................... 26

SLIKA 6. 11: PRIKLJUČKI KRMILNE ENOTE EC4 IN NJIHOVA IMENA ............ 28

SLIKA 7. 1: PRIKLOP KRMILNIKA IN MOTORJA ............................................... 29

SLIKA 7. 2: VODNIKI ZA NAPAJANJE MOTORJA .............................................. 29

SLIKA 7. 3: IZGLED PRIKLJUČKA BREZ OHIŠJA – LASTNA IZDELAVA .......... 30

SLIKA 8. 1: PRVA POSTAVITEV ELEMENTOV NA PLATFORMO ..................... 31

SLIKA 8. 2: POVEZANO VEZJE EC4 .................................................................. 31

SLIKA 8. 3: POSTOPEK UMERJANJA SILOMERA ............................................. 32

SLIKA 9. 1: GLAVNI AVTOMAT STANJ, IMENOVAN ENDURANCE

(VZDRŽLJIVOST) .......................................................................................... 33

VIII

SLIKA 9. 2: PROGRAMSKI IZGLED .................................................................... 34

SLIKA 9. 3: PROGRAMSKA KODA BRANJA IN VPISOVANJA V REGISTER .... 37

SLIKA 9. 4: ČELNA PLOŠČA S POTENCIOMETROM IN DVEMA TIPKAMA ..... 38

SLIKA 9. 5: PRIMER POŠILJANJA PODATKOV PO CAN KOMUNIKACIJI ........ 39

SLIKA 9. 6: POŠILJANJE PODATKA DALJŠEGA OD 8-BITOV .......................... 39

SLIKA 9. 7: IZGLED PRIKAZOVALNEGA PROGRAMA ...................................... 40

KAZALO TABEL

TABELA 2. 1: IMPLEMENTACIJA SILOMERA V SISTEM..................................... 6

TABELA 4. 1: SPISEK LOGIČNIH MODULOV ..................................................... 12

TABELA 4. 2: PODATKI O UPORIH, KOLIČINI IN OZNAKI ................................ 14

TABELA 4. 3: IMENA KONDENZATORJEV TER PRIPADAJOČE VREDNOSTI 14

TABELA 5. 1: PODANA RAZMERJA UPOROV ZA DOLOČENO OJAČANJE. ... 20

TABELA 5. 2: IZMERJENE NAPETOSTI IZ SILOMERA OD RAZLIČNIH

OBREMENITVAH .......................................................................................... 21

TABELA 5. 3: KALKULACIJA NAJVIŠJE POTREBNE OBREMENITVE KOLES . 22

TABELA 6. 1: RAZDELITEV PO OZNAKAH DX .................................................. 27

TABELA 6. 2 POVEZAVE VMESNIŠKEGA VEZJA Z KRMILJEM EC4 ............... 28

TABELA 6. 3 LEGENDA BARV VODNIKOV ........................................................ 28

TABELA 7. 1: POVEZAVA IZ KRMILNIKA V POVEZOVALNO VEZJE ............... 30

TABELA 9. 1: POTEK DOGAJANJA OB TRANSLACIJAH .................................. 34

TABELA 9. 2: POMEN DOGODKOV IN NJIHOVE OKRAJŠAVE ........................ 35

TABELA 9. 3: DELOVANJE PRIKAZOVALNIKA .................................................. 36

IX

UPORABLJENE VELIČINE IN PRIPADAJOČI SIMBOLI

V diplomskem delu so vključene sledeče veličine in simboli:

Napetost U V [Volt]

Električni tok I A [Amper]

Upornost R Ω [Ohm]

Kapacitivnost C F [Farad]

Frekvenca f Hz [Hertz]

Sila F N [Newton]

Ojačanje A / [Brez enote]

Masa m kg [Kilogram]

Seznam pogosto uporabljenih kratic in pojmov:

EC4 – Krmilna enota avtomatskih drsnih vrat, podjetja Doorson d.o.o.

Datasheet – Podatkovni list proizvajalca o določenem elektronskem elementu.

Čip – Integrirano vezje, združeno v ohišje manjših dimenzij.

Pin – Kontakt namenjen povezavi integriranega vezja z ostalimi elementi..

Debugger – Razhroščevalnik. Programski pripomoček za odkrivanje napak med

delovanjem naprave.

µK – mikrokrmilnik, vsebuje programsko kodo izvajanje procesov.

Silomer – Senzor za merjenje sile (v mojem primeru – sila aktuatorja na vrtljivo kolo).

Komponente – Uporabljeni elementi v vezju.

PCB – Printed Circued Board – tiskano vezje.

SMD – Surface mount device – vrsta elementa poimenovana po tehnologiji lotanja.

ADC – Pretvornik analogne vrednosti (signala) v digitalno.

1

1. UVOD

Problem in navdih za projekt izvira iz želje po zagotavljanju kakovosti delovanja

avtomatskih vrat. V ta namen se je porodila ideja o vzdržljivostnem testu. Po izgradnji

zvočno izolirane komore, kjer se meri hrup (akustična meritev) med delovanjem drsnih

vrat, je na vrsti moj projekt – platforma za preizkušanje vzdržljivosti koles.

Z emulacijo staranja obrabe koles se izognemo dolgotrajnemu testiranju na dejanskih

vratih. Vseh vplivov sicer ne moremo testirati in predvideti, na primer staranja materiala

zaradi različnih temperaturnih in okoljskih vplivov.

Kot primer delovanja, sem vzel starejšo testno napravo (Slika 1.1) enakega namena, ki

ima precej slabih lastnosti (prevelika teža, puščanje olja, zahteva se osebni računalnik za

prikaz meritev, zelo hrupna). Postavljena je na paleto, saj je njena teža tako velika, da jo

je potrebno premikati z viličarjem.

Tako je podjetje izdelalo ogrodje (Slika 1.2) z nameščenimi komponentami (predstavljene

v 2. poglavju). Moja naloga je ožičiti in povezati vse komponente med seboj, ter napisati

program za testno napravo. Pri tem sem se soočil z večino novih znanj, ki sem jih skozi

projekt moral osvojiti. Med nujno potrebne in zahtevnejše, uvrščam izdelavo tiskanega

vezja, razbiranje podatkov iz podatkovnih listov proizvajalcev, programiranje v Keil okolju

in spoznavanje dolgoletnega dela podjetja Doorson (celoten program za delovanje drsnih

vrat). Naučiti sem se moral uporabe in programiranja zaslona na dotik, arhitekturo CAN

komunikacije [2],[10] in uporabo razhroščevalnika. Največ časa sem porabil pri učenju

metode avtomata stanj. Vzporedno sem moral ponoviti osnove programiranja, ter se učiti,

kako metoda deluje. S pomočjo te metode sem oblikoval program za vodenje platforme.

Slika 1. 1: Predhodna naprava za testiranje koles

2

Slika 1. 2: Sedanja naprava – hrbtna stran

1.1 Raba in namen izdelka v praksi

Izdelek bo služil testiranju vzdržljivosti koles. Z opravljenim testom, ki traja točno določen

čas, bi podjetje lažje predvidelo življenjsko dobo koles iz novih materialov in s tem

možnost garancijskega obdobja in servisa. Zaradi vse večjih potreb po učinkovitejšem

razvoju in testiranju novih sestavnih materialov, se morajo v matičnem podjetju prepričati,

da tudi mehanska lastnost izbranega materiala kolesc ustreza njihovim zahtevam.

Cilj diplomske naloge bo dosežen, v kolikor bo test koles nemoteno potekal na izdelani

platformi po podanih vstavljenih zahtevah kot so hitrost vrtenja, opravljeno določeno

število vrtljajev in ustvarjena sila na testno kolo. Želimo realne podatke o sili nad

preizkušenim kolesom, dolžini trajanja testa, številom vrtljajev in hitrosti. Ta mora ustrezati

realnemu življenjskemu ciklu drsnih vrat, ki zajema 1 milijon ciklov odpiranja in zapiranja.

Preprost uporabniški panel bomo opremili s potrebnimi elementi za prikazovanje in

upravljanje določenih funkcij na platformi.

3

2. PLATFORMA IN OSNOVNI SKLOPI

Celotna platforma ima več gradnikov. Na sliki (Slika 2.1) je razvidna njihova razporeditev.

Slika 2. 1: Sestavni deli platforme

Sestavni deli: 1. Linearni aktuator,

2. ročica, s katero ustvarjamo silo na kolo,

3. silomer,

4. krmilna enota EC4,

5. barvni zaslon na dotik (viden iz nasprotnega vzornega kota),

6. tipke in potenciometer na uporabniškem panelu,

7. vmesniško vezje (v notranjosti ohišja),

8. tri-fazni servomotor,

9. inkrementalni dajalnik (enkoder),

10. krmilnik motorja,

11. stikalo za zasilni izklop.

Čelna plošča ni razvidna na navedeni sliki, zato je predstavljena na Sliki 2.9 .

4

2.1 Linearni aktuator »BOHUA«

Linearni aktuator (Slika 2.2) uvrščamo v skupino enosmernih motorjev [11]. Izraz linearni

izvira iz dejstva, da se vrtenje, ki ga dobimo iz motorja, pretvori v linearno gibanje.

Linearni pomik tega aktuatorja je omejen na 150 mm, razteg pa je prikazan na Sliki 2.3 .

Slika 2. 2: Linearni aktuator

Slika 2. 3: Prikaz raztegnjenega in skrčenega motorja

Hitrost pomika je odvisna od napetosti, ki jo damo na motor, in same obremenitve na

aktuatorju. Z velikostjo toka na motorju pa lahko tudi izračunamo približno obremenitev na

aktuatorju (Slika 2.4). Videti je tudi mogoče, da je največja obremenitev iz strani aktuatorja

900 N.

Graf hitrosti Graf toka

Slika 2. 4: Graf proizvajalca – hitrost in tok v odvisnosti od obremenitve

5

Grafa prikazujeta razmerje hitrosti glede na obremenitev na aktuatorju, ter razmerje toka

na obremenitev aktuatorja, merjeno v newton-ih [ N ]. Po več opravljenih meritvah in

navodilih proizvajalca, opazim, da se uporabljeni aktuator pri poganjanju z najvišjim tokom

2 A pomika z hitrostjo 5 mm/s. Aktuator je povezan na krmilno enoto EC4.

Slika 2. 5: H-bridge, upodobljen z

Eagle inženirskem pripomočkom

Krmiljenje motorja je izvedeno s H-mostičem.

Mostič je sestavljen iz štirih tranzistorjev

(MOSFET), ki so med delovanjem zmeraj

vklopljeni v diagonalnem paru. Princip delovanja

je sledeč: po aktivaciji enega izmed zgornjih

tranzistorjev steče tok v določeni smeri skozi

motor, kar povzroči vrtenje v eno smer. Po

principu pulzno širinske modulacije lahko z

vklopom in izklopom tega tranzistorja krmilimo

tudi hitrost motorja. Tako sta tranzistorja

vklopljena v paru Q1 in Q4, ali pa v obratni

smeri vrtenja motorja, Q2 in Q3. Zgornja

tranzistorja (Q1 in Q3) sta vedno PŠM

krmiljena, spodnja tranzistorja ( Q2 in Q4) pa se

obnašata kot stikalo.

2.2 Ročica za ustvarjanje sile

Približan pogled metode poganjanja in zaviranja koles prikazuje

Slika 2.6. Zgornje kolesce je testiranec. Testirano kolo se pomika

skupaj z vodilom, povezanim na linearni aktuator. Večje kolo je

pritrjeno neposredno na os motorja.

Slika 2. 6 Glavni del platforme

6

2.3 Silomer

Silomer deluje na podlagi spremembe razlike napetosti med zgornjo in spodnjo stranjo

merilnih uporovnih lističev. Ukrivljenost zgornje in nasprotna ukrivljenost spodnje stranice,

povzroči na merilnih lističih spremembo upornosti, in glede na napajalno napetost (v

našem primeru 10V) se na izhodu senzorja pojavi razlika napetosti v območju nekaj

milivoltov.

Slika 2. 7 Silomer

Glede na podatke proizvajalca je teoretično mogoča obremenitev silomera 200 kg, kar

znaša približno 2 kN, vendar v skladu s priporočili omejujejo njegovo uporabo na sisteme

do 100 kg obremenitve, ali 150kg maksimalne kratkotrajne obremenitve. S tem se

proizvajalec zaščiti, da ne bi prišlo do morebitnih trajnih deformacij v materialu senzorja.

Senzor ima štiri priključke, dva za napajanje in dva za diferenčni signal (Tabela 2.1).

Zaradi majhnega nivoja signala se priporoča filtriranje in ojačanje. Izbira ojačevalnika je

predstavljena v nadaljevanju diplomskega dela.

Tabela 2. 1: Implementacija silomera v sistem

Barva vodnika Pomen

Črna Napajanje +

Bela Napajanje -

Rdeča Signal +

Zelena Signal -

7

2.4 Pogonska plošča EC4

Pogonska plošča EC4 je projekt podjetja Doorson d.o.o za pogon drsnih vrat. Ima več

priključkov, namenjenih motorju, enkoderju, ključavnici, senzorju, zunanji bateriji in

zaslonu na dotik. Možna je izvedba v redundantnem načinu ter z dodatnim modulom z

dvema relejema. Izgled pokrite plošče je prikazan na Sliki 2.8.

Slika 2. 8 Krmilna enota EC4 z ohišjem

2.5 Čelna plošča

Čelna plošča je razdeljena na dva vidna dela. Vsebuje prikazovalnik, ki je občutljiv na

dotik, in tipke za ročno nastavljanje želenih parametrov. Z gumbom na skrajno levi strani

(Slika 2.9) preklapljamo med avtomatskim in ročnim načinom, s potenciometrom na

sredini določamo smer in hitrost vrtenja, z dvema majhnima tipkama pa dvigamo in

spuščamo aktuator.

Slika 2. 9 Čelna plošča

8

2.6 Vmesniško vezje

Vmesniško vezje je lastne izdelave, narejeno po zahtevah krmilnika servomotorja in

pogonske plošče EC4. Najprej je bilo narejeno prototipno vezje (Slika 2.10), kasneje pa

smo izdelali profesionalno vezje (Slika 2.11).

Slika 2. 10: Prototipno vezje

Slika 2. 11: Končno vezje

2.7 Krmilnik in servomotor

Navajam nekaj podatkov servomotorja s krmilnikom [9]:

- vhodna napetost: 230 AC 50 Hz,

- obratovalna temperatura: 0 ~ 55 °C,

- vibracije: ≤0.5 G,

- nadzorna metoda: pozicijska, hitrostna ali pozicijsko/hitrostna,

- enkoder: 2500 vrtljajev/minuto, 15 linij z izhodom glede na diferenco,

- povezljivost po protokolu: RS232 ali RS485,

- prikazovalnik: 5x 7-segmentni led zaslon s 4 tipkami,

- območje moči: ≤ 7,5 kW.

Motor ima na svoji zadnji strani tovarniško vgrajen enkoder. Enkoder je senzor za

merjenje števila vrtljajev motorja.

9

2.8 Zasilni izklop

Zasilni zaklop je nujen element platforme ( Slika 2.12), saj se

lahko ob nepredvidenem dogodku hitro zaustavi delovanje

naprave, in s tem zaščiti pred morebitno škodo na posameznih

komponentah, ali poškodovanjem ljudi v okolici.

Vsi navedeni elementi so povezani na način, kot prikazuje blokovna shema na Sliki 2.13

Slika 2. 13: Blokovna shema platforme

Slika 2. 12: Stikalo za zasilni izklop

10

3. UPORABLJENA PROGRAMSKA OPREMA

Za nastanek celotne platforme sem uporabil več računalniških orodij za izris, simulacijo,

testiranje in programiranje. Vsi programi imajo brezplačne, okrnjene verzije, s katerimi

sem dosegel zastavljen cilj.

3.1 Risanje sheme – Eagle

Inženirski pripomoček, program EAGLE (Easy Applicable Graphical

Layout Editor) proizvajalca CADSoft, je orodje, s katerim

oblikujemo strukturo načrtovanega vezja. Z brezplačno verzijo

(Slika 3.1) in dobro tehnično podporo na forumu, na katerega se

zateče marsikateri elektronik v zagati, je orodje svetovno znano in

uporabljeno.

Začnemo z risanjem sheme, kjer vključimo vse elektronske

elemente in narišemo povezave med njimi. Shema je namenjena

prikazovanju povezav med napajalnim delom vezja in pretvorbi

signalov med posameznimi ojačevalniki ali drugimi namenskimi

elementi. Jasno razvidne so tudi vstavljene vrednosti pasivnih

komponent (upori, kondenzatorji), v kolikor to označimo v

nastavitvah vsakega elementa posebej. Pri dokumentaciji je

potrebno navajati pravilni vrstni red imen uporov, zato je

priporočljivo, da se označujejo po predhodno zastavljeni logiki. Ko

so vse povezave narisane in testirane na testni ploščici, lahko začnemo z

načrtovanjem tiskanega vezja. Tukaj oblikujemo tiskano vezje po načrtu sheme, ki

smo ga prvotno naredili. Po narisanem vezju izvozimo gerber datoteke, ki jih

potrebujejo proizvajalci tiskanih vezij za izdelavo. Svoje vezje lahko na več načinov

tudi optično preverimo s pomočjo 3D-simulacijskih programov. S pravilno vstavljenimi

podatki o komponentah iz datasheet datotek dobimo od proizvajalcev navidezni izgled

našega vezja. Povezave in lokacija ter širina lukenj pa je vidna s programom Gerbv.

Slika 3. 1: Eagle

11

3.2 Programiranje – Keil µVision

Keil µVision je program za programiranje

mikrokrmilnikov različnih proizvajalcev. Kot pester

ponudnik vseh tipov integriranih vezij in krmilnikov,

je Keil zelo praktičen za programiranje z njihovimi

knjižicami. Pri ustvarjanju novega projekta izbereš

ime mikrokrmilnika, določiš osnovne nastavitve in

lahko začneš s programiranjem. Glavna prednost

Keil-a [6] je široka paleta možnosti razhroščevanja, simuliranja in prikazovanja

delovanja v realnem času. Ima vmesnik za namestitev dodatnih knjižic. Glede na

imenovan mikrokrmilnik, opremi naš program s potrebnimi knjižicami za inicializacijo.

Med uporabo razhroščevalnika nam omogoča popravljanje napisane kode

(spremembe je potrebno ponovno naložiti na mikrokrmilnik), in vstavljanje breakpoint

točke. Z uporabo breakpoint točke odkrivamo, ali program med delovanjem pride do

označene vrstice.

3.3 LTSpice

Program Spice, proizvajalca Linear Technology, je zelo

uporaben za simuliranje izdelanih vezij. Omejeni smo pri

izbiri integriranih vezij, saj so v knjižicah samo elementi

proizvajalca Linear Technology. Za potrebe zadanega

projekta sem po večini uporabljal univerzalne elemente. Preverjal sem izhodne

napetosti in tokove v tokokrogih, ter s spreminjanjem vrednosti določenih elementov

opazoval razlike. Večinoma sem program uporabil za testiranje izhodne napetosti iz

stabilizatorja napetosti LM317 in izhodih ojačevalnikov.

3.4 Gerbv

S tem programom sem spremljal izgled vezja in spremembe lastnih popravkov .Omogoča

vizualizacijo dejanskega vezja, s katero dobimo občutek o legi elementov in napisov,

lukenj elementov in povezav.

Slika 3. 2: Keil µVision

Slika 3. 3 LT Spice

12

4. NAČRTOVANJE IN SESTAVA VMESNIŠKEGA VEZJA

Zahteva vmesniškega vezja je pretvoriti analogni signal pogonske plošče EC4 na signal, s

katerim bomo lahko na krmilniku motorja nastavili potrebno napetost za želene vrtljaje [3].

V sklopu merjenja sile imamo silomer, ki potrebuje specifičen del vezja, predstavljen v 5.

poglavju. Za lažje pregledovanje delovanja, in v namene regulacije, smo dodali enkoderju

svoj sklop pretvarjanja dveh izhodnih signalov enkoderja v diferenco enega signala.

Osnovno delovanje vmesniškega vezja je prikazano v blokovni shemi (Slika 4.1)

Slika 4. 1: Blokovna shema vmesniškega vezja

4.1 Nabor elektronskih elementov

Splošne lastnosti elementov, ki sem jih uporabil pri izdelavi tiskanega vezja, so

predstavljene v Tabeli 1.

Tabela 4. 1: Spisek logičnih modulov

Ime elementa Unap [V] Ohišje Funkcija

INA326 3,3-5 SOP8 Instrumentalni ojačevalnik

TLE2426 2 - 20 DIP8 Virtualni delilnik mase

LTC1151 4,75 - 36 DIP8 Dvostopenjski ojačevalnik

LM258 3 - 32 SOo8 Uporabljen kot: Napetostni sledilnik

LM317t 1,25 - 37 TO 220 Regulator izhodne napetosti

LM317LZ 1,25 - 37 TO 92 Regulator izhodne napetosti manjšega toka

AM26LS32 4,75 - 5,25 DIP16 Štiri-kanalni pretvornik diferenčnega signala

FR207 1000 DO-15 Zaporna dioda

13

TLE2426 [12] – Je virtualni delilnik mase. Poljubna vhodna napetost

bo na izhodu za polovico manjša. Če izhodno napetost uporabimo

kot virtualno maso, dobimo ± vhodno napetost. To sem izkoristil pri

potrebi po pozitivni in negativni vrednosti za namene stopnjevanja hitrosti vrtenja ali

spremembo smeri.

LTC1151 [15] – Je sestavljen iz dveh operacijskih ojačevalnikov. Za doseganje cilja sem

uporabil samo eno stopnjo ojačanja, saj je želeno ojačanje dosegel že en sam

ojačevalnik, zato ni potrebe po dodatnem ojačanju. Vhodni signal, velikosti med 0 in 3,3

V, sem ojačal tako, da sem dobil na izhodu ojačevalnika napetost od 0 do 20 V.

LM258 [16] – Prav tako operacijski ojačevalnik. Zaradi prenizkega izhodnega toka

virtualnega delilnika mase, sem naveden element uporabil kot napetostni sledilnik, ki pa

nam omogoča večji izhodni tok.

LM317 [18] – Napetostni regulator, s katerim reguliramo izhodno napetost od 1,25 – 37 V

z izhodnim tokom 1,5 A (največji kratkotrajni tok 2,2 A). Izhodno napetost reguliramo

izključno z razmerjem nanj povezanih uporov pri pogoju, da je napajalna napetost

regulatorja večja od želene izhodne napetosti.

INA326 [14] in AM24LS32 [17] - Zaradi potrebnega uvoda in razlage periferije sta

razložena posebej, v nadaljevanju diplomskega dela.

4.2 Spisek uporabljenih uporov in pripadajoča imena

Vsi upori, uporabljeni v namene izgradnje regulacijsko-povezovalnega vezja, so SMD

oblike ( Surface Mount Device). So velikosti 0806 - komercialna oznaka, iz katere lahko

razberemo dimenzije elementa; dolžina 0,8 mm in širina 0,6 mm. Spadajo v relativno

natančen rang točnosti D, in sicer dejanske vrednosti so v 5 % tolerančnem obsegu. V

Tabeli 4.2 so našteti upori z razporejenim poimenovanjem glede na rang velikosti, od

manjšega do večjega.

14

Tabela 4. 2: Podatki o uporih, količini in oznaki

Oznaka upora Vrednost [Ω] Uporabljeno v vezju SMD oznaka

R1-R4 120 4 121

R5 220 1 221

R6 270 1 271

R7 470 1 471

R8 680 1 681

R9 1k 1 102

R10-R11 2k 2 202

R12 3,3k 1 332

R13 4k7 1 472

R14-R18 10k 6 103

R19 510k 1 514

Na kratko je namen vsakega upora predstavljen v računskem sklopu, v petem poglavju.

Posebno razlago posvečam uporom vrednosti 10 kΩ, saj sem jih uporabil kot ( pull-up)

predupore na vhodih linijah, kjer ni bilo drugega bremena. S tem omejim tok na napetostni

veji 5 V na 50 mA. Navedeno potrjujem z enačbo Ohmovega zakona ( Enačba 4.1):

( 4.1 )

Upore vrednosti 120 Ω ( R2, R3 in R4) uporabim kot predupore signalnega dela

vmesniškega vezja s krmilnikom motorja. V kombinaciji s kondenzatorji C9, C10 in C11

(vrednosti 100 ), sem naredil RC filter za odpravljanje motenj.

4.3 Spisek uporabljenih kondenzatorjev

Druga skupina uporabljenih pasivnih elementov so kondenzatorji. Uporabljenih je 11

elektrolitskih, pri katerih je potrebno paziti na pravilno priklopno polariteto, in en keramični

kondenzator. Kondenzatorji se delijo na različno področje uporabe in želeno velikost glede

na kapacitivnost. Manjši kondenzatorji ( ranga nano faradov) so večinoma keramični, od

µF pa do nekaj mF so po večini elektrolitski.

Tabela 4. 3: Imena kondenzatorjev ter pripadajoče vrednosti

Oznaka Vrednost [µF]

C1-C4 0.1

C5-C8 1

C9-C11 100

C12 0,22 nF

15

5. NAČRTOVANJE TISKANEGA VEZJA

Vezje razdelim na štiri glavne sklope ( Slika 5.1). Vsakemu sklopu priredim potrebno

napajalno napetost glede na potrebe elementov. Vsak sklop je predstavljen v nadaljevanju

tega poglavja.

Slika 5. 1: Blokovna shema povezovalnega vezja

5.1 Napajalni del

Napajalni del vezja je sestavljen iz treh delov, dimenzioniranih glede na potrebo ostalih

komponent in sklopov. Za doseganje želene napetosti sem uporabil stabilizator napetosti

LM317. Upošteval sem priporočila proizvajalca, in v periferijo elementa vključil dve

varnostni zaporni diodi in dva kondenzatorja. Po priporočilih proizvajalca se pri napetostih

pod 25 V in toku 1 A uporablja 0,1 µF kondenzator na vhodni strani elementa in 1 µF

kondenzator na izhodni strani elementa. To velja za vse uporabljene sklope LM317 v

izdelanem vezju. Držal sem se praktičnih nasvetov mojstrov, da naj razlika med vhodno in

izhodno napetostjo ne bo prevelika, saj to prinaša dodatno segrevanje elementa.

Osnovna enačba za izračun izhodne napetosti:

( )

(5.1)

16

Izhodno napetost iz krmilja EC4, ki

znaša 30 V, znižamo na želeno

napetost 23 V s sledečo

kombinacijo uporov, prikazano na

sliki 5.2. Razlog napetosti 23 V tiči

v lastnosti nasičenja ojačevalnika

pri delovanju kot napetostni

sledilnik. Za napajanje čipa

TLE2426 potrebujem 20 V

napetosti, kar dosežem z

delilnikom napetosti.

Slika 5. 2 LM317 s kombinacijo uporov, kondenzatorjev in

diod

R1=270 Ω, R2=4700 Ω

(

)

(5.2)

(5.3)

(5.4)

Sklop, namenjen izhodni napetosti 10 V za

potrebe silomera. Vhodna napetost 12 V

pride prav tako iz krmilne enote EC4.

Slika 5. 3 LM317

R1=470 Ω, R2=3300 Ω

(

)

(5.5)

(5.6)

(5.7)

17

Napajalni del, namenjen izhodni napetosti

5V, za napajanje ojačevalnika signala

silomera in linijskega diferenčnika

AM24LS32. Vhodno napetost pridobi iz

drugega sklopa LM317, ki mu zagotovi 10 V

napajalne napetosti.

Slika 5.4: LM317

R1=220 Ω, R2=680 Ω

(

)

(5.8)

(5.9)

(5.10)

Uporabil sem stabilizatorje napetosti in upore, ki so bili na voljo. Idealne kombinacije 240 Ω in

720 Ω za izhodno napetost iz stabilizatorja 5 V nisem imel, zato sem raje rahlo povišal

izhodno napetost, kot pa jo nižal. Napajalna napetost 5,11 V je v mejah stabilnega delovanja

nanj priklopljenih čipov ( pregledano po datasheetih proizvajalcev).

5.2 Metoda za doseganje ±10 V

Metodo razdelim na dva dela ( Slika 5.4 in 5.5). Prvi zajema virtualno maso, drugi pa

ojačevalni del, ki da na izhodu napetost od 0 do 20 V. S pomočjo virtualne mase se, na

primer, izhodna napetost pri 10 V predstavlja kot 0V, pri 20 V pa kot +10 V. Te napetosti

dobim na priklopni sponki D2, označeni v šestem poglavju.

Slika 5. 4: TLE2426 s periferijo

Slika 5. 5: Ojačevalnik in napetostni sledilnik

18

Prvi del

Predstavil sem čip TLE2426 v sklopu opisovanja uporabljenih komponent. Nanj priklopim

napajalno napetost 20 V, na izhodu pa pričakujem polovico vhodne napetosti [13].

Navedeno potrjujem s prepisano enačbo iz podatkovnega lista proizvajalca:

(5.12)

Napajalno napetost 23 V iz prvega napajalnega sklopa znižam na 20 V s pomočjo

uporovnega delilnika napetosti. Tako dosežem zahtevano vhodno napetost v element, da

dobim na izhodu virtualno maso 10 V. Napetost je izračunana po enačbi 5.13:

(5.13)

Pri podatkih uporov R1=120 Ω in R2 = 1 KΩ dobim sledeči rezultat:

(5.14)

(5.15)

Glede na podano enačbo proizvajalca izračunam izhodno napetost, in s tem nastavim

virtualno maso za vodenje smeri vrtenja motorja:

(5.16)

Napetost 10,26 V od sedaj naprej predstavlja 0 V v primerjavi z ostalimi napetostmi v

vezju.

19

Drugi del

Po posegu v krmilno enoto EC4, sem pridobil izhodno analogno signalno linijo, ki jo lahko

programsko spreminjam v območju od 0 do 3,3 V. Pridobljeno napetost moram skalirati

glede na zahteve proizvajalca krmilnika servomotorja, ki zajema ±10 V. Da sem to

dosegel, sem moral ojačati analogni signal od 0 ~3,3 V na območje 0 ~ 20 V. Zapišem

enačbo neinvertiranega ojačevalnika:

(

)

(5.17)

Z izbrano vrednostjo uporov, R11 =2 kΩ in R14= 10 kΩ, nastavim želeno izhodno napetost

pri vhodni napetosti 3,3 V:

(

)

(5.18)

Tako sem dosegel želeno napetost, vendar sem med realizacijo zasledil padec napetosti

med obremenitvijo. Problem sem rešil z napetostnim sledilnikom, ki ima večjo zmogljivost

izhodnega toka. Tukaj tudi tiči razlog v višji napetosti iz prvega napajalnega sklopa, saj

ojačevalniki težko dosežejo izhodno napetost, enako napajalni. Kot napetostni sledilnik

sem uporabil LM258.

Povzetek metode določevanja referenčne hitrosti servomotorja: Z nekaj osnovnimi

elementi sem konstruiral zahtevo po filtriranju signala za pozitivno in negativno smer

vrtenja motorja. Pri obeh izračunih (Enačba 5.15 in 5.18) pride do rahlega odstopanja

zaradi omejenosti pri izbiri uporov in njihove točnosti, ter nihanja analogne izhodne

napetosti DAC µC, ki vpliva na referenčni signal za hitrost servomotorja. Sledeče sem

popravil v programskem delu, v katerem sem nastavil najnižjo in najvišjo napetostno mejo

signala, s katero se je omejila hitrost vrtenja motorja. Na izhodu referenčnega signala se

je dodalo filtriranje s pomočjo RC člena, ki ne prepusti frekvence, višje od 13 Hz. S tem se

je zmanjšala odzivnost signala, vendar pa se je odpravilo nihanje hitrosti zaradi motenj na

napetosti signala. Prav tako se zavedam, da ni potrebe po odzivni referenčni hitrosti.

(5.19)

(5.20)

20

5.3 Pretvornik signala iz silomera

INA326 ima notranjo strukturo čipa, podobno izgledu instrumentacijskega ojačevalnika

[1]. Z dvema dodatnima kondenzatorjema na napajalnih in uporovnih kontaktih, je

signal bolj odporen na motnje. Z uporabo kombinacij uporov in kondenzatorjev lahko

nastavim želeno ojačanje po koraku 1,2,5 (Tabela 5.2) Ima praktično razporeditev

(Slika 5.8), saj je upor R1 vezan na 1. in 8. kontakt, kar glede na velikost elementa

(SOIP8), omogoča uporabo SMD upora zelo blizu zgornji strani elementa, brez

oviranja sosednjih, težje dostopnih nogic.

Slika 5. 6: Simbolni izgled elementa

Tabela 5. 1: Podana razmerja uporov za

določeno ojačanje.

Enačba ojačanja:

(5.21)

21

Z začetnimi meritvami sem spoznal razmerje med dejansko silo in električnim signalom

silomera. Glede na opravljene meritve ( Tabela 5.3) analitično ugotovim, da lahko

uporabim razmerje uporov R10=2 kΩ in R19= 500 kΩ za ojačanje signala silomera. Tega

prej nisem mogel izmeriti, ker nisem imel prave opreme. Osredotočil sem se na ojačan

signal in določeno obremenitev silomera. Verodostojnost podatkov potrjujem z meritvijo, ki

jo izvedem s pomočjo zunanjega silomera, ki ga pritrdim na vrh linearnega aktuatorja. S to

potezo sem zagotovil, da so med delovanjem naprave, v meritvi sile pritiska na kolo

upoštevani tudi drugi faktorji, kot je teža aktuatorja in konstrukcije, ter vključitev ročičnega

sistema.

Tabela 5. 2: Izmerjene napetosti iz silomera od različnih obremenitvah

Sila [N] Napetost [mV]

10 36,7

60 220

125 460

Izbral sem vrednosti sil, ki jih želim doseči na že umerjenem silomeru. Izhodno napetost

na INA326 sem meril z osciloskopom. S pridobljenimi podatki lahko napišem konstanto, s

pomočjo katere sem lahko preračunal električno napetost v silo. Ta bo predstavljena v

nadaljevanju, kjer bom oblikoval programski del. Glede na prvo meritev izpišem konstanto

in preverim njeno ujemanje z nadaljnjimi meritvami razmerja sile in napetosti. Tako s

pomočjo enačbe dobim pri maksimalni sili 900 N vrednost napetosti 3,3 V, kar je zgornja

meja analognega vhoda na µC.

(5.22)

(5.23)

22

Pri preračunu zahtevane obremenitve sem se ravnal po realnih težah kril drsnih vrat glede

na ponudbo podjetja. Najlažja vrata tehtajo 25 kg, medtem ko najtežja, požarna vrata,

tehtajo 250 kg.

Eno vratno krilo je pritrjeno z dvema vozičkoma. Vsak voziček ima dve nosilni kolesi.

Kolesa so vodena, pritrjena v vodilu nad drsnimi vrati. Oba vozička vsebujeta dve nosilni

kolesi, kar pomeni, da se teža enega krila razdeli na štiri kolesa. Požarna vrata tako

obremenijo vsako kolo z 62.5 kg. V primeru testiranja koles, ki so narejena za ta vrata,

moram kolesa obremeniti s 625N, kar je dve tretjini maksimalne obremenitve silomera.

Tabela 5. 3: Kalkulacija najvišje potrebne obremenitve koles

Sila [N] Napetost [V]

625 2,29

700 3,06

900 3,3

Slika 5. 7: Shema ojačevalnika

Imam signal, ki je linearno skaliran na

maksimalno izhodno napetost 3.3V in

predstavlja največjo obremenitev 900 N. Z

meritvijo sem prišel do rezultata, ki

izpolnjuje zahteve podjetja in strojne

opreme. S pomočjo Eagle inženirskega

orodja sem sestavil ojačevalnik in ga

opremil s potrebno periferijo. Izhodni signal

je preko RC člena povezan do A/D

pretvornika na krmilni enoti EC4.

23

5.4 Merilec vrtljajev – Inkrementalni dajalnik

Po pregledu podatkovnega lista proizvajalca krmilnika motorja odčitam, da ima dajalnik

resolucijo 2500 razdelkov na en vrtljaj. Ima A-B-Z signalne linije (vsaka izmed njih ima + in

-). Osnovni princip delovanja inkrementalnega dajalnika je, da sta A in B signala

zamaknjena za fazni kot 90° (Slika 5.10). Zamik je namenjen zaznavanju smeri vrtenja

glede na to, kateri izmed signalov se pojavi pred drugim. Z linija je namenjena štetju

števila vrtljajev.

Slika 5. 8: Signalne linije A in B zamaknjene za fazni kot 90°

V programskem sklopu je podrobneje razložen izračun hitrosti vrtljajev glede na podatek

resolucije enkoderja. Signala A in B sem iz dveh linij združil v eno, ter ju obe primerjal z

maso krmilnika, ki je enaka masi vmesniškega vezja.

Slika 5. 9: Čip AM26LS32 in njegova periferija

Po priporočilih proizvajalca krmilnika servo motorja

sem uporabil čip AM26LS32 (Slika 5.11) za

komunikacijo s signalnim vmesnikom v namen

pridobivanja podatkov o položaju in hitrosti vrtenja

motorja. Gre za pretvornik diferenčnega signala, ki

je odporen proti motnjam, in namenjen za daljše

razdalje vodnikov. Tako je zagotovljena visoka

točnost prenosa podatkov med napravami, ki so

med seboj oddaljene. Vsak vhod ima tudi svoj

predupor v vrednosti 10 kΩ, ki je bil izbran na

podlagi priporočil proizvajalca. Funkcija predupora je

predstavljena v poglavju 4.2 .

24

6. IZDELAVA TISKANEGA VEZJA

Nadaljevanje postopka realizacije elektronskega vezja zahteva razporeditev elementov in

povezav med njimi. Z osnovnim paketom EAGLE lahko to razdelimo na dva sloja. S

plačljivo verzijo lahko uporabimo do 16 povezav, kar pomeni 16-slojno vezje.

Pri razporeditvi elementov sem posvetil pozornost nekaterim nasvetom starejših

inženirjev. Napajalni elementi (napetostni regulatorji), ki so obremenjeni, morajo biti

hlajeni. To naredimo s hladilnim rebrom (Slika 6.3). V mojem primeru to zasede precej

prostora glede na velikost ostalih elementov, kar je odvisno tudi od izbire hladilnega rebra.

Postavitev napajalnih elementov je zato na obrobju vezja.

Slika 6. 1: Izvedba s hladilnim rebrom

Med elementi, ki so primerni za postavitev na obrobje tiskanega vezja, so priključne

sponke (Slika 6.4). Te sem razporedil po celotni levi in levo-spodnji strani. Pomen in

funkcija vsakega priključka je predstavljena v tabeli 6.1, in sicer v naslednjem poglavju.

Slika 6. 2: Povezovalne sponke

25

SMD upore in zaščitne diode sem zaradi prostorske stiske postavil kar se da skupaj.

Ojačevalnik signala silomera leži ob pripadajoči priključni sponki (Slika 6.3), s čimer bi

zmanjšal motnje, ki lahko nastanejo zaradi dolžine vodnikov ali povezave.

Slika 6. 3 Lega ojačevalnika od sponki

Pred začetkom urejanja povezav sem si zadal pogoj, da bodo povezave narejene samo

na eni strani vezja. Vse manjše elemente (SMD upore, LM258 in INA326) sem postavil na

spodnjo stran vezja, kjer potekajo vse polotane povezave.

Nekaj pozornosti sem namenil napajalnim povezavam (Slika 6.5 in 6.6). Te sem razširil za

polovico vrednosti ostalih linij, saj vem, da bo po njih tekel določen tok, ki zna povzročiti

pregrevanje linije in celotnega vezja. Mere so podane v milimetrih.

Slika 6. 4: Debelina napajalnih linij

Slika 6. 5: Tanjša signalna linija

Za zmanjšanje tveganja napačnega priklopa elementov sem na spodnji in zgornji strani

vezja označil nekatera oštevilčenja in imena posameznih elementov, pri kondenzatorjih pa

sem poleg oštevilčenja označil tudi pozitivno nogico.

Vse elemente sem lastnoročno narisal in vključil v shemo. Pri standardiziranih ohišjih (npr.

TO220) sem obliko povzel od drugih elementov v Eagle knjižicah in dodal svoja

poimenovanja priključkov. Na kratko povedano – v programu odprem sekcijo s knjižicami,

26

naredim novo knjižico in dodam ime za nov element. V orodni vrstici izberem gumb

»Package« (Slika 6.7), kjer uredim odtis elementa. Sosednji gumb omenjene funkcije je

»Device« (Slika 6.8). S tem povežem shematski izgled z odtisom elementa, če sta oba

poimenovana z enakim imenom (Slika 6.9).

Slika 6. 6: Funkcija za

izdelovanje sheme

Slika 6. 7:

Funkcija za združevanje simbola in odtisa

Slika 6. 8: Združitev simbola in odtisa

Prikaz končnega izgleda tiskanega vezja je v drugem poglavju na sliki 2.8. Zaradi slabega

dogovora je proizvajalec izpustil napise na plošči in s tem prikrajšal pri označbah

elementov in imenovanju priključkov. Ti so načrtno imenovani, saj bi pri odklopu in

ponovnem priklopu tiskanega vezja v sistem, s pomočjo tabele 6.1, uporabnik lažje vedel,

kateri vodnik gre v kateri priključek.

Sliki 6.10 in 6.11 prikazujeta virtualni izgled vezja s pomočjo Gerbv programa. Sliki sta

vertikalno zrcaljeni.

Slika 6. 9: Spodnja stran na kateri so SMD

upori in povezave

Slika 6. 10: Razpored elementov in dodeljena

imena

27

6.1 Povezovalne sponke

Vezje, ki sem ga naredil, ima sedem vhodno/izhodnih priključnih sponk, razporjenih po

obrobju ploščice.

Tabela 6. 1: Razdelitev po oznakah DX

Priključna sponka

Povezava znotraj prilagoditvenega vezja

Snop Pin - Barva vodnika

D1 Napajanje 6 + Rdeča; - Bela

D2 Signal vrtenja motorja V. Masa - Zelena; ±10V - Rjava

D3 Signalne linije 8a 8a - Signal za hitrost in smer vrtenja

8b 8b -Povratni signal silomera po ojačitvi

D4 vhodni signal silomera 9b pin2 - Zelena; pin3 - Rdeča

D5 I/O signal enkoderja 1 - R; 2 - Rb; 3 - Rb iz drugega snopa

D6 I/O signal enkoderja 1 - Mb; 2 - M; 3 - /M

D7 Napajanje silomera 9a - Bela; + Črna

L12 Napajanje LM - 10V,5V Napajalni vodnik (12V)

* Oštevilčenje pinov si sledi od zgoraj navzgor, za vodoravne pa od desne do leve

* snop je poimenovanje za večžilni vodnik. Teh je več zato sem jih naključno oštevilčil

D1 – Snop z napajalno napetostjo 30V enosmerne napetosti, pripeljane iz

napajalnega dela EC4.

D2 – Signal v območju ±10 V za določanje hitrosti in smeri vrtenja servo motorja.

D3 – Povezava s krmilno enoto EC4. Povezava št. 1 zajema ojačan signal silomera,

povezava 2 pa signal 0~3.3 V, za pretvorniško vezje ±10 V.

D4 – Neojačan vhodni signal iz silomera. Podatek, ki nam pove, s kakšno silo

pritiskamo na vrteče se kolo.

D5 & D6 – tri-pinska sponka za podatek o položaju iz CN2 krmilnika servo motorja.

Predstavlja diferenčno obliko signala, ki ga pretvorimo v binarno obliko, ki jo

potrebujemo za krmilno enoto EC4

D7 – Napajanje 10 V DC za silomer.

L12 – Posebej označen napajalni vodnik,velikosti 12 V DC, ki pride iz dodatnega

modula na krmilni enoti EC4. Sledečega ne bom posebej obravnaval.

28

6.2 Priklop krmilne enote EC4 na platformo

Iz krmilnega vezja EC4 prihaja več oštevilčenih povezav (Slika 6.12)

Slika 6. 11: Priključki krmilne enote EC4 in njihova imena

V spodnji tabeli predstavljam povezavo vseh uporabljenih priključkov med vmesniškim

vezjem, krmilnikom servomotorja in EC4 (Tabela 6.2). Tabela je bila narejena v primeru

prevezovanja platforme. Tako bi operater glede na označbe X in D na povezovalnih

sponkah vedel, katere mora priklopiti skupaj.

Tabela 6. 2: Povezave vmesniškega vezja z krmiljem EC4

Lokacija Priključna sponka

Povezava znotraj EC4

Snop Pin - Barva vodnika

Mod11

X1 3b 1 - M; 2 - R; 3 - Z; 4 - Zb

X2 6 1 - Bela; 4 - Rdeča

X3 3b 3 - Zb

X4 Rele 3a 1 - (X2-1) ; 3 - Ob

X5 Rele 3a 1 - (X2-1) ; 3 - O

EC4

X10 COM20 5 1 - Siva; 2 - M; 3 - Z; 4 - Črna; 5 - Rdeča

X9 Enkoder 4a 1 - Z; 3 - Rb; 5 - M

X3 4c 1 - Mb; 2 - Zb

X6 4c 1 - Ob; 2 - O

X7 4d 2 - R

X2 Regulacija aktuatorja 7 1 - Črna; 2 - Rdeča

Prilotano v vezje R604 8a Siva

med R654 in KTY601 8b

Zaradi prostorske stiske sem barve vodnikov

krajšal z njihovimi začetnicami. Legenda takšnega

prilagajanja je predstavljena v tabeli 6.3.

Tabela 6. 3: Legenda barv vodnikov

Ime Barva Kratica

Oranžno/bela Ob

Oranžna O

Zeleno/bela Zb

Zelena Z

Modro/bela Mb

Modra M

Rjavo/bela Rb

Rjava R

29

7. SERVOMOTOR IN KRMILNIK

Servomotor je povezan na krmilnik po dveh vodnikih (Slika 7.1). Prvi je namenjen

napajalni napetosti motorja, drugi pa za inkrementalni dajalnik. Ta je pritrjen na zadnji

strani motorja (nasprotna stran osi motorja). Dajalnik je nujno potreben za namene

regulacije hitrosti in položaja. Vendar pa ga za slednje nismo uporabili. Izkoristimo ga

samo za to, da na prikazovalniku prikažemo trenutne vrtljaje, in za izračun narejenih

vrtljajev. S krmilnikom je povezan preko 17–žilnega vodnika na priključek, CN3.

Slika 7. 1: Priklop krmilnika in motorja

Napajanje motorja zajemajo trije vodniki za napajanje vsake faze (V, U, W, Slika 7.2) in

enega ozemljitvenega vodnika. Napajalni vodnik sem priklopil na priključke krmilnika s

sponkami V, U, W in na ozemljitev.

Slika 7. 2: Vodniki za napajanje motorja

30

7.1 Povezava krmilnika servomotorja na vmesniško vezje

Vezje sem povezal s sponko CN2 na krmilniku, preko katerega se upravlja krmilnik

servomotorja s pomočjo analogno/digitalnih signalov. Da sem lahko priklopil pretvorniško

vezje na krmilnik servomotorja, sem moral kabel opremiti s standardizirano sponko DB25.

Slika 7. 3: Izgled priključka brez ohišja – lastna izdelava

Naveden priključek ima zasedenih večino pinov, njihova uporaba, barva in snop, od koder

prihajajo, je zapisano v tabeli 7.1

Krmilnik Povezani pini Barva Snop Opis

CN2

6 O 1 Input - Servo ON

7 Ob 1 Input - Alarm reset

9 Mb 2 12V ~ 24V DC Input

10 M 2 COM (GND)

11 Zb 2 Output - Servo ready

13 Z 2 Virtualna masa

17 Mb 1 Enkoder B-

18 M 1 Enkoder B+

19 R 1 Enkoder A-

20 Rb 1 Enkoder A+

23 Rb 2 Output - Alarm

25 R 2 Vref - Za krmiljenje motorja

CN3 Vsi / Povezava z enkoderjem motorja

Tabela 7. 1: Povezava iz krmilnika v povezovalno vezje

31

8. NAČRTOVANJE IN KONSTRUIRANJE PLATFORME

Platformo so oblikovali inženirji podjetja Doorson. Sam sem po njihovih navodilih sestavil

in oblikoval izgled. Z instalacijskimi kanali sem zavaroval in obenem tudi skril vse vodnike,

ki povezujejo naprave na platformi.

Slika 8. 1: Prva postavitev elementov na platformo

Na sliki 8.1 je razvidna namestitev osnovnih elementov ter aluminijast nosilec, na

katerega sem pritrdil krmilno enoto EC4.

Slika 8. 2: Povezano vezje EC4

Slika 8.2 prikazuje povezovalne vodnike iz EC4, ki sem jih oštevilčil, pomen njihove

povezave pa prikazal v zgoraj navedenih tabelah ( Tabeli 7.1 in 6.2).

32

8.1 Silomer in vključevanje le-tega v sistem

Problem je nastal pri ugotavljanju izhodnega signala

silometra. Zaradi pomanjkljivega opisa od proizvajalca,

sem se moral tega lotiti sam. Na ojačevalnik INA326

sem priklopil silomer in nastavil ojačanje 2000. Po nekaj

meritvah z osciloskopom opazim, da je zadovoljivo

ojačanje 500N. S tem sem pridobil naključno povezavo

med silomerom in zmožnostjo AD pretvornika [4], saj pri

obremenitvi 900N prikaže 3,3 V napetosti. Skupaj z

mentorjem sva ugotovila, da je dejanski podatek

proizvajalca 1V ±1 mV na 1V napajalne napetosti. Se

pravi, na 5 V napajalne napetosti bo 5 V na izhodu +

napetost, ki nastane zaradi raztezanja merilnih lističev.

Na izhodu izmerim napetost 5 V z nekaj milivolti opazne

razlike glede na sunkovit pritisk na senzor (skušal sem

oponašati enotino stopnico na vhodu) in spremljam

odziv izhodnega signala.

Meritev sem izvedel tako (Slika 8.3):

Postavil sem lestev in nanj obesil silomer proizvajalca

Graigar. Naredil sem tabelo (Tabeli 5.3 in 5.4), v katero

sem napisal dejansko silo na merilnem instrumentu in

izmerjeno napetost s pomočjo osciloskopa. Na

osciloskopu sem meril napetost že ojačanega signala

silomera. Silomer Graigar sem dvigoval s pomočjo

jermena. Po dvigu le-tega, se na digitalnem zaslonu izpiše dejanska vrednost sile. Tako

sem si s pomočjo lestve ustvaril različne trenutne sile in pri vsaki dejanski sili meril signal

iz silomera.

Opazil sem, da razmerje dejanskih sil in izmerjenih napetosti iz senzorja predstavlja

linearno karakteristiko. Pri umerjanju sem prišel tudi do zaključka, da je zadostna ojačitev

signala x500 dovolj. Tako sem dobil signal v napetostnem razmiku 0 ~ 3.3 V, kar ustreza

vhodu AD pretvornika na mikrokrmilniku.

Slika 8. 3:

Postopek umerjanja silomera

33

9. PROGRAMSKA ZASNOVA

Programski del je dokaj kompleksen. Zajema programsko metodo, ki oblikuje logiko

programa s pomočjo metode končnih avtomatov[19]. Predstavitev le-te bo potekala

postopoma, najprej z grafičnim prikazom dogajanja, nato pa z okvirno predstavitvijo

napisanega programa, in nazadnje s podrobneje razloženim principom.

Pred začetkom moram pojasniti, da celotnih knjižic in začetne inicializacije krmilne enote

EC4 nisem napisal sam. Lastim si delo, shranjeno v datotekah ctu.c, multi_header.h,

večino sprememb sem naredil tudi v operacijskem sistemu, kjer sem dodelil svoje funkcije

v različne časovne intervale izvajanja. Prav tako sem definiral časovne funkcije s pomočjo

spremenljivk timer, timer1 in timer2.

9.1 Avtomat stanj

Metoda v grobem pove, da je delovanje programa razčlenjeno na več stanj. Ta so med

seboj prepletena s translacijami. Dogodki, ki predstavljajo neko spremembo (pritisk tipke

ali sprememba stikala), sprožijo translacijo. V translaciji pa so zajete akcije, ki vplivajo na

spremembo signalov (analogno/digitalni izhodi ali postavitev časovnikov).

Program sem razdelil na 2 avtomata stanj. V prvem (imenujem ga glavni) se izvajajo

kalkulacije in upravljanje celotne platforme v avtomatskem ali ročnem režimu, drugi pa

služi za delovanje grafičnega vmesnika COM20. Vsak režim ima svoje podrutine,

prikazane na sliki 9.1 .

Slika 9. 1: Glavni avtomat stanj, imenovan Endurance (vzdržljivost)

34

Slika 9. 2: Programski izgled

Glavni avtomat stanj in definicija stanj

znotraj tega (Slika 9.2). Stanja se med

seboj izmenjujejo s pogoji, določenimi v

pomožnem programu, ki sem ga

poimenoval header file.

Dogodki so po večini ustvarjeni s tipkami

na čelni plošči platforme ali z dotikom

zaslona. V dogodkih se skriva

programska koda, ki govori o

spreminjanju, dodajanju ali trajanju

spremenljivk v programu.

Uporabnik, poleg določenih pogojev, vpliva na aktivacijo dogodkov, ti pa glede na trenutno

stanje aktivirajo prehod v vnaprej določeno stanje.

Tabela translacij prikazuje prehod iz trenutnega v novo stanje ob točno določenem

dogodku. Imamo več različnih translacij, kako jih aktiviramo in kam vodijo, pa je razvidno v

tabeli 9.1:

Tabela translacij

Dogodki --> Stikalo 0 Stikalo 1 Stikalo 2 Start (Enter)

COM20 Power

Števec vrtljajev

max

Števec časa max Stanja

STANJE_Start (S1) - S2/A1 S4 /A1 - - - -

STANJE_Rocno_delovanje (S2) S1/A1 - S4 /A1 - S3/A3 S3/A3 S3/A3

Stanje_Stop (S3) S1/A1 - S4 /A1 - S2/A1 - -

Stanje_AVT_ready (S4) S1/A1 S2/A1 - S5/A2 - - -

Stanje_ON_AVT (S5) S1/A1 S2/A1 - - S6/A3 S6/A3 S6/A3

Stanje_Stop_AVT (S6) S1/A1 S2/A1 - - S5/A1 - -

Kjer so kot kratica A označene akcije. Pomen akcij razvrščenih po številkah 1,2,3:

A1 - Vklopimo rele za delovanje motorja in linearnega aktuatorja. Iz varnostnih razlogov

oboje postavimo na "0".

A2 - Požene zahtevano napetost za vrtenje motorja in linearnega aktuatorja,

A3 - Ustavimo vse procese izvajanja (števce, releje za motor in linearni aktuator),

A4 – Izbrišemo trenutne vrednosti nastavitve, velja samo v avtomatskem režimu,

A5 – Potrditev vpisanih podatkov,

A6 – Preskok v okno za vnos.

Tabela 9. 1: Potek dogajanja ob translacijah

35

Posamezni dogodki in pomen tipk, katerih okrajšava je na sliki 9.1, so razloženi v tabeli

9.2

Tabela 9. 2: Pomen dogodkov in njihove okrajšave

Dogodki Kratica Razlaga

Stikalo 0 S0 Naprava v mirovanju. Čaka na izbiro vrste testa

Stikalo 1 S1 Izbira ročnega načina

Stikalo 2 S2 Izbira avtomatskega načina

Enter Potrditvena tipka

Reset Tipka za ponastavljanje vrednosti na 0

Levo Tipka za pomikanje v druge nastavitve - v levo smer

Desno Tipka za pomikanje v druge nastavitve - v desno smer

V Vnos - okno za vnasanje izbrane spremenljivke

R Reset - izbris vpisane vrednosti v določeno spremenljivko

COM20 Power P Gumb na terminalu COM20

9.2 Avtomatski režim

Pri izbiri avtomatskega načina delovanja moramo vstaviti več parametrov preko

grafičnega vmesnika COM20, ki vplivajo na delovanje želenega testa. Med osmimi okni

preklapljamo s tipkami levo/desno, Enter je za potrditev in Reset za ponastavitev

vrednosti. Preklop med različnimi parametri se dogaja v stanju STANJE_AVT_ready.

Na izbiro imamo sledeče podatke:

- hitrost vrtenja,

- smer vrtenja,

- teža vrat,

- zahtevano število opravljenih vrtljajev,

- trenutno stanje vrtljajev,

- pretekli čas obratovanja,

- čas trajanja testa.

Iz praktičnih razlogov sem zahtevo po številu opravljenih vrtljajev razdelil na dva dela. V

prvo okno vstavimo samo začetno števko. Drugo okno je namenjeno množenju vpisane

števke s .

PRIMER: Vpisana števka: 5

Množitelj vrtljajev: 6

POMEN: (pet milijonov)

36

Trenutno stanje vrtljajev in pretekli čas obratovanja sta parametra z informacijami že

preteklega testa. V primeru, da bo test med določenimi dnevi miroval in se nato

nadaljeval, sta vrednosti zmeraj dostopni. Podatka obeh parametrov je potrebno obdržati

tudi ob izpadu napajanja. Oba parametra je možno ponastaviti s pomočjo tipke reset.

Tako sem se odločil, da ju bom shranjeval v FRAM čip, preko SPI komunikacijskega

protokola. Ta pomnilniški čip je vključen na krmilni enoti EC4.

9.2.1 FRAM integrirano vezje:

Ferroelectric random access memory - feroelektrično bralno-vpisovalni spomin [7].

Prednost tega pomnilnika je njegovo število vpisov, ki znaša okoli 100 trilijonov ciklov, kar

je praktično skoraj neomejeno za potrebe shranjevanja parametrov. Zgradba čipa

omogoča vpisovanje podatkov v intervalu, krajšem od 50 ns, kar je tisočkrat hitreje kot pri

klasičnih EEPROM pomnilnikih. Odporni so na negativne vplive magnetnega polja in

imajo možnost zadržati podatke za dobo 10 let pri temperaturi 85 °C.

9.2.2 SPI komunikacija

Serial Periferial Interface – sinhrona serijska podatkovna povezava elektronskih naprav

[8], ki deluje po principu Master – Slave. Nadrejena naprava (master) komunicira s

podrejenimi po svojem taktu (clock). Komunikacija poteka po štirih linijah, CLK, SS in

MISO/MOSI, v katerem nadrejeni posluša in podrejeni pošilja ter obratno. Nadrejeni

naslovnika naslovi s vodilom v primeru, da je na vodilu več SPI naprav.

Preklop in izbira opcij je razložena v zgornjem delu, za lažjo predstavitev pa je bila

narejena tabela prehodov med stanji (tabela 9.3).

Stanja

vodenja S1 S2 S3 S4 S5 S6 Enter Reset Stanja prikazovanja

SM2_DM_Start (S7) - S8/A1 - S10 - - - -

SM2_DM_Rocno1 (S8) S7/A1 - S9/A1 S10 - - - -

SM2_DM_Nastavitve (S9) S7/A1 S8/A1 - - S11/A2 - S10 -

SM2_DM_Vnos podatkov (S10) S7/A1 S8/A1 - - S11/A2 - S9/A5 S9/A4

SM2_DM_auto (S11) S7/A1 S8/A1 S12/A3 S8/A3 - S11/A3 - -

SM2_DM_auto_pause (S12) S7/A1 S8/A1 - S9/A1 S11/A2 - - -

Tabela 9. 3: Delovanje prikazovalnika

37

9.3 Programska zasnova čakajoče vrste

Dogodke sproti shranjujemo v čakajočo vrsto, od koder jih odjema funkcija avtomata stanj

po principu FILO – First In, Last Out (prvi not, zadnji ven). S tem sem se izognil

morebitnemu izgubljanju dogodkov v primeru, če bi se generiral dogodek, ko je funkcija

avtomata stanj že v postopku obdelave in takrat ne more sprejeti novo ustvarjenega

dogodka. Tako se mora funkcija avtomata stanj hitreje izvajati, kot pa generiranje

dogodkov. Zato sem pogoje, ki generirajo dogodke, vstavil v počasnejšo zanko izvajanja,

kot pa funkcijo avtomata stanj. Čakalno vrsto sem določil z desetimi polji, kamor se

vpisuje posamezen dogodek. V najslabšem primeru generira 10 dogodkov pred

izvajanjem funkcije avtomata stanj, brez izgube dogodkov.

Slika 9. 3: Programska koda branja in vpisovanja v register

9.4 Ročni režim

V namene ročnega vodenja sem na uporabniški panel postavil stikalo za preklop med

avtomatskim in ročnim delovanjem. Med ročnim delovanjem se avtomatski del programa

prekine in čaka na aktivacijo katerih koli izmed treh tipk. Na voljo je potenciometer za

nastavljanje hitrosti vrtenja ter dve tipki za pomik linearnega aktuatorja..

38

Slika 9. 4: Čelna plošča s potenciometrom in dvema tipkama

Prikaz pri izbiri ročnega režima ostaja vedno enak, v primeru ustavitve s tipko na zaslonu

na dotik pa se izpiše z rdečo »PAVZA«. Ob ponovnem pritisku na omenjeno tipko je

ponovno mogoče voditi platformo. Vsi možni izpisi so slikovno ponazorjeni v prilogi.

Ročni režim pride prav pred začetnim testiranjem prototipnega kolesa, saj s tipkama

Up/Down (Gor/Dol) nastavimo ročico linearnega aktuatorja, s katerim prenašamo silo na

vrtljivo kolo. Tako lahko sprotno preizkusimo obnašanje kolesa in tudi preizkusimo mejo

uničenja.

9.5 Programiranje prikazovalnika

Zaradi dobre vizualne preglednosti sem se trudil držati majhno količino podatkov na

zaslonu in se posvetil prehajanju med večimi zasloni. Na voljo imam 320x240 slikovnih

točk, programsko pa je razdeljen na štiri vrstice po tri stolpce.

Puščici, s katerima se pomikamo levo in desno, sta pretvorjeni v binarno obliko, medtem

ko so besedila in barva ozadja pozicijsko določena na podlagi slikovnih točk ( pixel). Pet

izmed osmih oken potrebuje za pravilno delovanje tudi tipkovnico, s katero vnašamo

zahtevane podatke. Tipkovnice so prilagojene vpisujoči številki, nekatere dolžine od 0 ~ 9,

nekatere pa samo od 0 ~ 6 števk. Vse prehode na tipkovnico izvedem s pomočjo »Enter«

tipke, ki zasede dve polji v najvišji vrstici prikazovalnika. Po vnešeni številki se s ponovnim

pritiskom »Enter« tipke vrnemo na predhodno okno. Funkcije, ki ne potrebujejo tipkovnice,

so namenjene prikazovanju podatkov o predhodnem testu in imajo na voljo ponastavitev

na »0«. Vsi vnešeni podatki se po CAN vodilu prenesejo do krmilne plošče EC4. Več o

tem v naslednjem poglavju.

39

9.6 Prenos podatkov

Prikazovalni vmesnik je zaslon na dotik podjetja Doorson. Ima svoj µC, ki ga

programiramo v C jeziku [5]. Knjižice za CAN komunikacijo so bile pripravljene v

programski opremi Keil µVison. Programska metoda je enaka kot v programskem delu

vodenja platforme, in sicer z metodo avtomat stanj.

Komunikacijski protokol med krmilno enoto in grafičnim prikazovalnikom je CAN Bus.

CAN – Controller area network. Po večini se uporablja v industriji in avtomobilski tehniki,

je pa razširjena tudi na drugih področjih. Komunikacija poteka po dveh vodilih, vsebovati

pa mora naslov in podatke. Glede na naslov prejemnik prebere podatke in jih shrani v

vnaprej določen register. V svojem primeru lahko hkrati pošljem osem podatkov dolžine

osmih bitov. Na sliki 9.5 je prikazano pošiljanje enega podatka.

Slika 9. 5: Primer pošiljanja podatkov po CAN komunikaciji

V kolikor je podatek daljši od osmih bitov,

ga lahko pri pošiljanju razdelimo na več 8-

bitnih delov. Tako sem 32-bitno

spremenljivko razdelil na 4 bajte, torej na

štiri 8-bitne dele. Podobno velja pri

sprejemanju, vendar pri tem podatek iz štirih delov združim v eno 32-bitno spremenljivko.

Naveden primer (Slika 9.6) govori o spremenljivki, za katero vemo, da bo dosegla šest-

mestno številko, saj želimo, da vsako kolesce opravi osem milijonov vrtljajev.

Slika 9. 6: Pošiljanje podatka daljšega od 8-bitov

40

Glede na veliko število uporabljenih spremenljivk sem se držal načela, da uporabljam

enake spremenljivke v funkcionalnem in prav tako v prikazovalnem programu. Struktura

prikazovalnega programa je predstavljena na sliki 9.7 .

Slika 9. 7: Izgled prikazovalnega programa

41

10. SKLEP

Skozi celoten projekt sem pridobival novo in preiskušal svoje staro znanje, znanje, ki naj

bi ga teoretično in praktično obvladal. Skozi gradnjo vsakega posameznega dela sem

opažal svoje pomankljivosti, odstopanja teorije od realnosti in odkrival metode reševanja

problemov. Lahko bi pričakoval takšno pot, saj je zastavljen projekt zelo obsežen in hkrati

zahteven.

Vključeval je potrebno znanje načrtovanja in risanja tiskanega vezja, razumevanje

zastavljene problematike, povezovanja krmilnika servomotorja in pogonske plošče EC4.

Zaradi nakupa krmilnika sem se moral posvetiti kompatibilnosti in komunikacijskemu

protokolu RS232, za potrebe le-tega pa sem naredil povezovalno vezje ter spajkal

priključek glede na potrebne kontakte.

Na področju pogonske plošče EC4 sem spoznal SPI in BUS komunikacijo, ki jih ne

srečamo pogosto v šolskih primerih, jih pa večina projektov, ki zahtevajo visoko

zanesljivost, vsebuje.

Podrobneje in najzahtevneje v tem projektu je bilo programiranje. Moral sem razumeti

delo, ki je bilo skoraj desetletje v izdelavi. Zaradi lastnega pomankljivega predhodnega

znanja programiranja se je predviden čas projekta nekoliko podaljšal. Moral sem ponoviti

osnove razvrščanja spremenljivk po velikosti, pravila v zankah in pravila prehajanja

spremenljivk med knjižico in glavnim programom. V prvi vrsti pa sem se moral soočiti z

mojega vidka zahtevnejšo metodo programiranja, »Finite State Machine«. Korist sem

takoj doumel, pravila programiranja pa so prišla kasneje za mano. V sklopu programiranja

sem moral osvojiti večino funkcionalnosti programskega paketa Keil, kot so

razhroščevalnik in simulator, ki sem ga uporabil za preverjanje aktivacij določenih sklopov

v programu.

Pri vizualnem delu programa sem spoznal metode in pravila prikazovanja likov, črk,

ozadja in pretvorbo slik v C besedilo. Po uspešno oblikovanih 18 zaslonskih sličicah, sem

spremenljivke v slikah moral povezati s spremenljivkami v glavnem programu. Te se

pošiljajo po CAN vodilu.

Sedaj, po zaključenem delu, lahko povem, da je programska metoda zelo uporabna za

programerja in uporabnika.

42

VIRI

LITERATURA:

[1] Babič R. Operacijski ojačevalniki. Maribor: Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in

informatiko, 2003.

[2] Kariž, M. Praktična aplikacija CAN komunikacijskega standarda I. del. Zbornik

elektronik.si, (2011), str. 187-195.

[3] Milanovič M. Analogna integrirana vezja v industrijski elektroniki. Maribor: Fakulteta za

elektrotehniko, računalništvo in informatiko, 2005.

[4] Pavlin, M. Precizni AD pretvorniki. Zbornik elektronik.si, (2011), str. 39-43.

[5] Žumer, V. In Brest, J, (2004). Uvod v programiranje in programski jezik C++

SPLETNI VIRI:

Prednosti pri uporabi Keil orodja:

[6] http://www.keil.com/arm/idebenefits.asp [1.8.2016]

[7] http://www.ti.com/pub/fram/fram_faq.html FRAM čip [1.8.2016]

[8] https://sl.wikipedia.org/wiki/SPI Spi komunikacijski protokol [1.8.2016]

[9]http://www.machsupport.com/forum/index.php?action=dlattach;topic=26596.0;attach=3

7060 Navodilo za uporabo krmilnika in servomotorja [1.8.2016]

[10] ISO Standard-11898-1. Road veichles – Controller area network (CAN) – Part 1: Data

link layer and physical signalling. ISO, 2003.

Linearni aktuator:

[11] http://www.aliexpress.com/item/hot-most-competitive-24V-micro-linear-actuator-

150mm-stroke-electric-linear-actuator-thrust-900N-Customized-stroke/790835577.html

[1.8.2016]

[12]http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tle2426.pdf TLE2426 [1.8.2016]

[13] http://tangentsoft.net/elec/vgrounds.html Priklop TLE2426 [1.8.2016]

[14] http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/ina326.pdf INA326 [1.8.2016]

[15] http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1151fa.pdf LTC1151 [1.8.2016]

[16] http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm158-n.pdf LM258 [1.8.2016]

[17] http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/am26ls32a.pdf AM26LS32 [1.8.2016]

[18] http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf LM317 [1.8.2016]

[19] https://en.wikipedia.org/wiki/Finite-state_machine [1.8.2016]