Elektronická škrtiaca klapka

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2024 - Peter Szovics

Zadanie

Zostrojte a naprogramujte ovladanie škrtiacej klapky pomocou plynového pedálu.

Vývojová doska Arduino UNO R3

Literatúra:

• Dokumentácia k doske Acrob

Analýza a opis riešenia

Mojou témou semestrálnej práce je ovládanie škrtiacej klapky pomocou plynového pedálu. Zapojenie a vypracovanie projektu je inšpirované cvičením 8: (http://senzor.robotika.sk/sensorwiki/index.php/A/D_prevodn%C3%ADk).

Súčiastky a diely ktoré boli použité na zostrojenie projektu:

• elektronický plynový pedál (1K2 721 503 AJ)
• elektronická škrtiaca klapka (047 133 062)
• sacie potrubie (047 129 743 G)
• arduino r3 doska (Microchip ATmega328P)
• adaptér 230V/9V (ASSA107E-090100)
• napatovy stabilizator (7805)
• mosfet transistor (IRF540N)
• rezistory 1kΩ, 220Ω
• breadboard (MB-102 830/400)
• duPont káble M-M - 40x, 40 cm

Presný opis fungovania elektrického obvodu:

V akej pozícií je pedál toľko energie sa vysiela na pohon škrtiacej klapky, v našom prípade s aktuálnym zapojením sa klapka začne hýbať až po prekročení 40% zatlačenia pedálu, aby sme predišli tomuto neefektívnemu ovládaniu a chceliť docieliť identický pohyb klapky a pedálu tak som pre budúce vylepšovanie do projektu zakomponoval aj predprípravu (arduino výstup A3, A1 a A2) na spätnoväzobný regulátor aby klapka presne kopírovala polohu pedálu.

ELEKTRONICKÁ SCHÉMA

Vizuálna reprezentácia PWM (Pulse width modulation), šírka impulzu sa mení podľa závislosti zatlačenia pedálu.

ZÁZNAM Z OSCILOSKOPU

Algoritmus a program

Celý kód som použil z 8 cvičenia, kde sme sa mohli naučiť ovládať ledku pomocou PWM, kód je napísaný v jednom .c súbore – na spustenie treba 4 knižnice.

main.cadc.hadc.cuart.huarth.h

#include <avr/io.h>
#include "uart.h"
#include "uarth.h"
#define F_CPU 16000000UL
#define BAUDRATE 9600
#include <stdio.h>
FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putc, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);

int main(void)
{
  adc_init();
  hw_init();
  uart_init();
  stdout = &mystdout;          
  unsigned int measuredValue;

  DDRD |= (1 << PD6); // PD6 as output (OC0A)

  TCNT0 = 0; // initialize counter value

  OCR0A = 0; // initialize OCR0A value
                              
  TCCR0A |= (1 << COM0A1) | (1 << COM0B1) | (1 << WGM01) | (1 << WGM00); // set fast PWM mode and non-inverting mode
  TCCR0B |= (1 << CS02) | (1 << CS00); // set prescaler to 1024
  
  while(1)
  {
    measuredValue = adc_read(4); // read ADC from channel 4
    printf("hodnota: %04d \r", measuredValue);
    
    OCR0A = measuredValue / 4; // adjust PWM duty cycle
  }
  
  return 0;
}

#include <avr/io.h>

void adc_init(void);                                  
unsigned int adc_read(char a_pin);

#include <stdio.h>
#include "adc.h"

void adc_init(void) {
  ADMUX = (1 << REFS0); // reference voltage set to AVcc
  ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0); // enable ADC and set prescaler to 128
}

unsigned int adc_read(char a_pin) {
  a_pin &= 0x07; // limit input to 0-7
  ADMUX = (ADMUX & 0xF8) | a_pin; // select ADC channel with safety mask
  ADCSRA |= (1 << ADSC); // start conversion
  while (ADCSRA & (1 << ADSC)); // wait for conversion to complete
  return ADC; // return the ADC value
}

/* ************************************************************************* */
/* FileName:             uart.h                                              */
/* ************************************************************************* */

#define LED PB5  // internal on-board LED 

 /* na testovanie su uz zadefinovane */
 // bit_is_set(PINB, SW1)
 // bit_is_clear(PINB, SW1)

 /* na cakanie su preddefinovane slucky */
 // loop_until_bit_is_set(PINB, SW1);    // cakanie na uvolnenie tlacitka
 // loop_until_bit_is_clear(PINB, SW1);  // cakanie na stlacenie tlacitka


#define set_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS |= (1<<BIT))
#define clear_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS &= ~(1<<BIT))

#ifndef UART_H_
#define UART_H_

#include <stdio.h>

#define BAUD_PRESCALE  (((F_CPU / (BAUDRATE * 16UL))) - 1)  // vzor?ek z datasheetu

void hw_init( void );
void uart_init( void );
     
/* Following definition is compatible with STDIO.H, for more
 * information see https://www.appelsiini.net/2011/simple-usart-with-avr-libc/
 */
	 
int uart_putc( char c, FILE *stream );
void uart_puts( const char *s );

char uart_getc( void );

void delay(int delay); 

#endif /* UART_H_ */



void uart_init(void) {
  // Set baud rate
  uint16_t baudrate = (F_CPU / (16UL * BAUDRATE)) - 1;
  UBRR0H = (uint8_t)(baudrate >> 8);
  UBRR0L = (uint8_t)baudrate;

  // Enable transmitter
  UCSR0B = (1 << TXEN0);

  // Set frame format: 8 data bits, 1 stop bit
  UCSR0C = (1 << UCSZ01) | (1 << UCSZ00);
}

int uart_putc(char c, FILE *stream) {
  if (c == '\n') {
    uart_putc('\r', stream);
  }
  while (!(UCSR0A & (1 << UDRE0))); // Wait until the buffer is empty
  UDR0 = c;
  return 0;
}

#ifndef UARTH_H
#define UARTH_H

#include <avr/io.h>

void uart_init(void);
int uart_putc(char c, FILE *stream);
int uart_getc(FILE *stream);

#endif // UARTH_H

</source></tab>

Zdrojový kód: zdrojaky.zip

Overenie

Video reprezentácia funkčného zaraidenia.

Aplikácia.

Video: