Michael Bellini, Marko Dinon, Tehničko veleučilište u Zagrebu Matija Kršić, Kristijan Špehar

Zagreb, 2015.

Digitalni točionik tekućine

SEMINARSKI RAD

iz kolegija

Projektiranje i primjena ugradbenih računalnih sustava

Predavač: Studenti: dipl. ing. ele. Stipe Predanić Michael Bellini Marko Dinon Matija Kršić Kristijan Špehar

Michael Bellini, Marko Dinon, Tehničko veleučilište u Zagrebu Matija Kršić, Kristijan Špehar

Zagreb, 2015.

Prototip digitalnog automatskog točionika sastavljen je sa svrhom olakšavanja i lakšeg nadzora

istakanja tekućina gdje god je to potrebno (lokali, vinarije...).

Projekt je zamišljen tako da korisnik pomoću tipkovnice unese željenu količinu tekućine, pritisne

tipku za unos, te sustav automatski pomoću senzora protoka tekućine i solenoidnog ventila ispusti

upisanu količinu.

Slika 1 Shema sustava u programu Fritzing

Michael Bellini, Marko Dinon, Tehničko veleučilište u Zagrebu Matija Kršić, Kristijan Špehar

Zagreb, 2015.

Arduino platforma

Arduino je platforma koja omogučava dizajnerima i konstruktorima stvaranje uređaja i naprava

spajanjem na računala s fizičkim svijetom. Cijeli upravljački dio ovog sustava napravljen je na Arduino

platformi. Konkretnije, riječ je o Arduino UNO r3 verziji. Arduino UNO mikrokontrolerska pločica na

sebi ima Atmega328 čip. Ima 14 digitalnih pinova za ulaza odnosno izlaz od kojih se 6 može koristiti

kao PWM (širinsko pulsna modulacija) izlaz. Također ima i 6 analognih ulaza. Na pločici su još i USB

priključak za komunikaaciju s osobnim računalom i privremeno napajanje te tipka za reset. Kako bi

radio potrebno ga je spojiti USB kabelom na PC ili na vanjski izvor napajanja. Preporučeni napon je od

7-12V, uz eventualan rad na 6 - 20V. Radni napon mu iznosi 5V. Troši 40mA struje po I/O pinu. Brzina

clocka mu iznosi 16 MHz te ima 32 kB flash memorije u Atmega328 čipu.

Slika 2 Arduino UNO r3

Mjerač količine protoka

Mjerač protoka tekućine koristi se da bi izmjerio protok tekućine u vremenu, te se pomoću njega s

lakoćom može regulirati neki solarni ili vrtni projekt u kojem je potrebno nadziranje količine tekućine.

U ovome sustavu se koristi kako bi se pratilo koliko je tekućine prošlo kroz sustav.

Radi tako da u sebi ima kotačić koji na sebi ima magnet, a na drugoj strani plastične cijevi se nalazi

magnetski senzor koji broji kolko se puta okrenuo kotačić. Prilikom okretanja senzor daje impulse

na svome izlazu (žuta žica).

Senzor dolazi sa tri žice. Crvena je 5 - 24VDC, crna je zajednički potencijal te žuta, podatkovna, koja

broji impulse s obzirom na rad senzora.

Napon koji je potreban da bi se mjerač pokrenuo je između 5 do 18 V. Maksimalna struja potrošnje je

15mA pri 5V. Radna temperatura je od -25 do 80 °C. Maksimalni pritisak iznosi 2.0 MPa.

Michael Bellini, Marko Dinon, Tehničko veleučilište u Zagrebu Matija Kršić, Kristijan Špehar

Zagreb, 2015.

Slika 3 Mjerač količine protoka

Solenoidni ventil

Pomoću ventila se kontrolira protok tekućine tj. jednosmjerno propusni ventil. Ventil je izveden kao

normalno zatvoren( normally closed) te se na određeni dovedeni iznos napona otvara. Specifikacije

„Datasheet“ iziskuje 12 VDC. ali već pri 6VDC se otvara, no potrebno je nešto dulje vrijeme potpunog

preklapanja. Ovaj model se koristi isključivo za vodu te nam je zbog svoje cijene odgovarao za

prototipnu verziju sustava. Pri 12V uzima 320 mA struje, a pri 6V uzima 450 mA. Radna temperatura

mu je od 1 do 75°C. Vrijeme otvaranja ventila pri 12V je ≤ 0.15 sec, a prilikom zatvaranja vrijeme je

duplo veče te iznosi ≤ 0.3 sec. Radni pritisak je u rasponu od 0.02 Mpa - 0.8 Mpa.

Slika 4 Solenodni ventil

Michael Bellini, Marko Dinon, Tehničko veleučilište u Zagrebu Matija Kršić, Kristijan Špehar

Zagreb, 2015.

LCD display

LCD display korišten u ovome sustav je LCD DEM 16101 TGH. Riječ je o osnovnom modelu sa

16x1 znakova. Služi kako bi ispisao željene podatke koje su korisniku potrebni . Male je veličine te ne

zauzima puno prostora. Dimenzije su mu 80.00 x 36.00 x 9.00 mm. Kako bi radio treba mu dovesti

+5 VDC na ulaz. Ima 16 pinova, te je raspored pinova dan u tablici. Koristili smo samo četiri pina za

prijenos podataka umjesto standardnih 8 pinova. Komunikacija je nešto sporija, ali za ove uvjete rada

je zadovoljavajuća.

Tablica 1 Nožice LCD - a

Slika 5 LCD DEM 16101 TGH

Michael Bellini, Marko Dinon, Tehničko veleučilište u Zagrebu Matija Kršić, Kristijan Špehar

Zagreb, 2015.

Tipkovnica

Kao tipkovnicu u ovome sustavu korištena je tipkovnica sa 16 tipki. Matričnog je tipa 4x4. Ima

klasične tipke kao i svaka tipkovnica, plus tipke A,B,C i D koje mogu složiti za posebne opcije.

Korištena je kao ulazna jedinica preko koje korisnik odabire koliku količinu tekućine koju želi

propustiti kroz ventil. Spaja se pomoću 8 pinova.

Slika 6 Membranska 4x4 tipkovnica

Tranzistor

Pošto cijeli sustav radi s malim strujama, a trebalo je pokrenuti ventil koji zahtjeva skoro 450 mA

struje za preklapanje bilo je potrebno upotrijebiti tranzistor. Tranzistor je pojačivačka komponenta s

kojom smo pojačali struju na potreban iznos. Primijenili smo BD135 tranzistor. Na njega je doveden

napon od 3.3V preko kiloomskog otpornika, te sa pina na Arduinu te dok je port postavljen na HIGH

stanje , tranzistor se s 0.8V postavlja u normalno aktivno područje (pojačava). Zbog kratkih i

konstantnih intervala rada nije bilo potrebno stavljanje hladnjaka na tranzistor.

Slika 7 Tranzistor BD135

Michael Bellini, Marko Dinon, Tehničko veleučilište u Zagrebu Matija Kršić, Kristijan Špehar

Zagreb, 2015.

Dijagram toka

Slika 8 Dijagram toka