در اين بخش مي‌توانيد در مورد تمامي مسائل مرتبط با مدارهای آنالوگ و دیجیتال به بحث بپردازيد
Captain II

Captain II



نماد کاربر
پست ها

522

تشکر کرده: 3 مرتبه
تشکر شده: 73 مرتبه
تاريخ عضويت

سه شنبه 7 فروردین 1386 09:36

محل سکونت

ایران

آرشيو سپاس: 851 مرتبه در 286 پست

درایو دو موتور پله ای با میکروکنترلر PIC

توسط robotic » دوشنبه 1 مهر 1387 21:18

درایو دو موتور پله ای با میکروکنترلر PIC

نوان اصلی مقاله: Dual Stepper Motor Driver for a Robot Differential Drive

مقدمه: این مقاله سخت افزار و نرم افزار به کار رفته در کنترل دو موتور پله ای[1] را که برای روبوت های با درایور دیفرانسیلی , مناسب می باشند را شرح می دهد.این مدار دو کلمه دو بیتی را می پذیرد تا به هر یک از موتورها فرامین حرکت به جلو , عقب , تثبیت موقعیت و سکون را دهد.همچنین هرگاه یک پله(گام) شکل گرفت (طی شد) , یک سیگنال خروجی ایجاد می کند.این مدار طرحی مناسب می باشد که با آن میتوان تحریک سیم پیچ , سرعت موتور , شکل "کلمه کنترل [2] " وسایر پارامترهای موتورهای تک قطبی و دو قطبی مبتنی بر میکروکنترلر را اصلاح کرد.نرم افزار آن نیز , به زبانهای C و Assembly تهیه شده است.

مدار سخت افزار:

مدار مذکور شامل سه آی سی است: PIC16F84 وهمچنین دو درایور پل [3] H ,L293D برای موتورهای پله ای دوقطبی(شکل پایین) یا دو ULN2803 برای موتور پله ای های تک قطبی.سوای منابع تغذیه , قطعات مدار تنها به :نوسانساز 4MHz , یک مقاومت بالاکش[4] 10 کیلو اهم و چند کانکتور محدود می شود.در این طرح یک بسته 6 تایی از باتری های 1.2 ولتی ,که اختلاف پتانسیل7.2 ولت تولید می کنند به طور خطی تنظیم(رگوله) می شوند تا تغذیه منطقی 5 ولتی را تامین نمایند.افت ولتاژ ترانزیستورهای دوقطبی درایور , به ولتاژ 7.2 ولت اجازه نمی دهد موتور را بیش از توان آن درایو کند.

" کلمه کنترل"به دو کلمه کنترل 2 بیتی شکسته شده است:دوبیت باارزش ترکه بیتهای 2و3 از PORTA هستند , موتورسمت چپ را کنترل نموده و دو بیت کم ارزش تر یعنی بیتهای 0 ,1 از PORTA موتور سمت راست را کنترل می کنند.برای این مقادیر:00 ,01 ,10 ,11 , کلمه کنترل به موتورها به ترتیب فرامین:جلو ,عقب,تثبیت موقعیت و سکون رامی دهد.این ترتیب را می توان به سادگی عوض کرد(نرم افزار پایین را ببینید)

بنا به مدار طراحی شده,امکان کنترل سرعت موتور فراهم شده است.بخصوص این که به پالس های کنترلی متناوب برای پیشبرد موتورها نیازی نیست.بعلاوه هنگامی که یک گام(پله) طی شد,مداریک سیگنال خروجی در بیت 4 از PORTA تولید می کند.کنترل کننده اصلی می تواند این سیگنال را بازبینی کند تا هنگامیکه کلمه کنترل بایستیتغییر کند را مشخص کند.به عنوان مثال برای اینکهفاصله معینی به جلو حرکت نماید, پردازنده اصلی , تعداد گام های لازم برای دستیابی به این هدف را محاسبه نموده و به این ترتیب فرمان رو به جلو را به موتور صادر می کند.وقتی که تعداد گام های لازم طی شد ,کلمه کنترل می تواند به وضعیت ایست تغییر کند یا مجددا حرکت نماید.در اکثر پردازنده ها عمل شمردن گام ها(پله ها) را می توان به یک فعالیت در پس زمینه موکول کرد تا این امر در هر زمان وبدون دخالت کاربر صورت گیرد.

نرم افزار:

دو نسخه از نرم افزار موجود است.این یکی در C2C که نسخه ای خاص از زبان C است و دیگری در زبان اسمبلی که با کمک چند ماکرو ساختارهای برنامه نویسی سطح بالا ایجاد می کند.

برنامه اصلی به سادگی و به تناوب ,PORTA را جهت یافتن تغییر در کلمه کنترل می خواند.این فرایند هر از چند گاهی هنگامی کهموتور به یک تحریک جدید نیاز داشته باشد توسط وقفه TMR0 متوقف می شود.چون تحریک موتوردوره ای است , کنترل موتور در پس زمینه اجرا می شود.

نرم افزار موجود به ما اجازه تغییرات ساده ای در تحریک سیم پیچی موتور ,کلمه کنترل و سرعت موتور را میدهد.بدین ترتیب می توان به سادگی جدول تحریک را از لحاظ اندازه و محتوی برای نیم پله اصلاح کرد.کلمات کنترل تنها یک شمارش(از صفر تا چهار) هستند.بنابراین می توانیم ترتیب آنها را انتخاب کرده و در صورت لزوم , عوض نمود.باتغییر مقدار اولیه TMR0 می توان سرعت را در مبنای دو تغییر داد.تغییرات بهتر با ایجاد تغییر در مقدار اولیه TMR0 به دست می آیند.

این خطوط شبیه کدنرم افزار هستند:



مدار سخت افزار:

مدار مذکور شامل سه آی سی است: PIC16F84 وهمچنین دو درایور پل [3] H ,L293D برای موتورهای پله ای دوقطبی(شکل پایین) یا دو ULN2803 برای موتور پله ای های تک قطبی.سوای منابع تغذیه , قطعات مدار تنها به :نوسانساز 4MHz , یک مقاومت بالاکش[4] 10 کیلو اهم و چند کانکتور محدود می شود.در این طرح یک بسته 6 تایی از باتری های 1.2 ولتی ,که اختلاف پتانسیل7.2 ولت تولید می کنند به طور خطی تنظیم(رگوله) می شوند تا تغذیه منطقی 5 ولتی را تامین نمایند.افت ولتاژ ترانزیستورهای دوقطبی درایور , به ولتاژ 7.2 ولت اجازه نمی دهد موتور را بیش از توان آن درایو کند.

" کلمه کنترل"به دو کلمه کنترل 2 بیتی شکسته شده است:دوبیت باارزش ترکه بیتهای 2و3 از PORTA هستند , موتورسمت چپ را کنترل نموده و دو بیت کم ارزش تر یعنی بیتهای 0 ,1 از PORTA موتور سمت راست را کنترل می کنند.برای این مقادیر:00 ,01 ,10 ,11 , کلمه کنترل به موتورها به ترتیب فرامین:جلو ,عقب,تثبیت موقعیت و سکون رامی دهد.این ترتیب را می توان به سادگی عوض کرد(نرم افزار پایین را ببینید)

بنا به مدار طراحی شده,امکان کنترل سرعت موتور فراهم شده است.بخصوص این که به پالس های کنترلی متناوب برای پیشبرد موتورها نیازی نیست.بعلاوه هنگامی که یک گام(پله) طی شد,مداریک سیگنال خروجی در بیت 4 از PORTA تولید می کند.کنترل کننده اصلی می تواند این سیگنال را بازبینی کند تا هنگامیکه کلمه کنترل بایستیتغییر کند را مشخص کند.به عنوان مثال برای اینکهفاصله معینی به جلو حرکت نماید, پردازنده اصلی , تعداد گام های لازم برای دستیابی به این هدف را محاسبه نموده و به این ترتیب فرمان رو به جلو را به موتور صادر می کند.وقتی که تعداد گام های لازم طی شد ,کلمه کنترل می تواند به وضعیت ایست تغییر کند یا مجددا حرکت نماید.در اکثر پردازنده ها عمل شمردن گام ها(پله ها) را می توان به یک فعالیت در پس زمینه موکول کرد تا این امر در هر زمان وبدون دخالت کاربر صورت گیرد.

نرم افزار:

دو نسخه از نرم افزار موجود است.این یکی در C2C که نسخه ای خاص از زبان C است و دیگری در زبان اسمبلی که با کمک چند ماکرو ساختارهای برنامه نویسی سطح بالا ایجاد می کند.

برنامه اصلی به سادگی و به تناوب ,PORTA را جهت یافتن تغییر در کلمه کنترل می خواند.این فرایند هر از چند گاهی هنگامی کهموتور به یک تحریک جدید نیاز داشته باشد توسط وقفه TMR0 متوقف می شود.چون تحریک موتوردوره ای است , کنترل موتور در پس زمینه اجرا می شود.

نرم افزار موجود به ما اجازه تغییرات ساده ای در تحریک سیم پیچی موتور ,کلمه کنترل و سرعت موتور را میدهد.بدین ترتیب می توان به سادگی جدول تحریک را از لحاظ اندازه و محتوی برای نیم پله اصلاح کرد.کلمات کنترل تنها یک شمارش(از صفر تا چهار) هستند.بنابراین می توانیم ترتیب آنها را انتخاب کرده و در صورت لزوم , عوض نمود.باتغییر مقدار اولیه TMR0 می توان سرعت را در مبنای دو تغییر داد.تغییرات بهتر با ایجاد تغییر در مقدار اولیه TMR0 به دست می آیند.

این خطوطشبه کدنرم افزار هستند:

کد: انتخاب همه
 لينکها براي کاربران مهمان قابل دسترسي نيست، براي مشاهده ي لينکها لطفا ثبت نام کرده و وارد شويد 


جمع بندی:

یک درایور معمولی موتور پله ای (هر چند ناقص) که مبتنی بر میکروکنترلر بود ,طراحی شده و با موفقیت ساخته شد.از آنجا که تنها 124 تا از 1024 کلمه حافظه PIC16F84 استفاده شد(در زبان اسمبلی) , می توان خواصی نظیرافزایش سرعت و کاهش سرعت را نیز به آن اضافه نمود.همه 13 خط ورودی/خروجی در طرح حاضر استفاده شدند , بنابراین سیگنال های کنترلی خارجی اضافه بر این, به یک ارتقا در میکروکنترلرPIC شما نیازمندند.با PIC16F876 که دارای امکاناتی همچون "مدولاسیون پهنای پالس [5] " و تبدیل آنالوگ به دیجیتال است , ممکن است بتوانید درایو برشگر[6] طراحی نمایید.

[1] StepperMotor

[2] Control Word

[3] H-Bridge

[4] Pul-Up

[5] Pulse Width Modulation

[6] Chopper-Drive
هرکه را اسرار حق آموختند
مهر کردند و دهانش دوختند

 


  • موضوعات مشابه
    پاسخ ها
    بازديدها
    آخرين پست

چه کسي حاضر است ؟

کاربران حاضر در اين انجمن: بدون كاربران آنلاين و 3 مهمان