Elektronická škrtiaca klapka: Rozdiel medzi revíziami
Zo stránky SensorWiki
(76 medziľahlých úprav od 2 ďalších používateľov nie je zobrazených) | |||
Riadok 1: | Riadok 1: | ||
Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2024 - ''' | Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2024 - '''Peter Szovics''' | ||
Riadok 6: | Riadok 6: | ||
Zostrojte a naprogramujte ovladanie škrtiacej klapky pomocou plynového pedálu. | Zostrojte a naprogramujte ovladanie škrtiacej klapky pomocou plynového pedálu. | ||
[[Obrázok: | |||
[[Obrázok: UNO_schema_na_zaciatok_stranky.jpg|400px|thumb|center|Vývojová doska Arduino UNO R3]] | |||
'''Literatúra:''' | '''Literatúra:''' | ||
* [http://ap.urpi.fei.stuba.sk/sensorwiki/index.php/Acrob_technical_description Dokumentácia k doske Acrob] | * [http://ap.urpi.fei.stuba.sk/sensorwiki/index.php/Acrob_technical_description Dokumentácia k doske Acrob] | ||
Riadok 17: | Riadok 20: | ||
== Analýza a opis riešenia == | == 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).<p> | |||
<br> | |||
Súčiastky a diely ktoré boli použité na zostrojenie projektu:<br> | |||
<br> | |||
• elektronický plynový pedál (1K2 721 503 AJ) <br> | |||
• elektronická škrtiaca klapka (047 133 062) <br> | |||
• sacie potrubie (047 129 743 G) <br> | |||
• arduino r3 doska (Microchip ATmega328P) <br> | |||
• adaptér 230V/9V (ASSA107E-090100) <br> | |||
• napatovy stabilizator (7805) <br> | |||
• mosfet transistor (IRF540N) <br> | |||
• rezistory 1kΩ, 220Ω <br> | |||
• breadboard (MB-102 830/400) <br> | |||
• duPont káble M-M - 40x, 40 cm <br> | |||
<br> | |||
Presný opis fungovania elektrického obvodu: <br> | |||
<br> | |||
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. | |||
[[Súbor:Photo_2024-05-19_23-52-06.jpg|450px|thumb|left|ELEKTRONICKÁ SCHÉMA]] | |||
<br> | |||
Na obrázku je vyobrazená schéma zapojenia elektronického plynového pedála pre Arduino. Popis jednotlivých častí: | |||
<br> | |||
1. Napájanie: | |||
- Sieťový adaptér (230V/9V) je pripojený k stabilizátoru napätia 7805, ktorý redukuje napätie na 5V pre Arduino. | |||
2. Ovládanie motora: | |||
- Motor (škrtacia klapka) sú pripojené k Mosfet tranzistoru IRF540N, ktorý slúži ako spínač pre ovládanie motora. | |||
- Gate (G) tranzistora je riadený z pinu D6 Arduina cez rezistor R1 (1kΩ). | |||
3. Snímanie polohy pedála: | |||
- Elektronický plynový pedál má v sebe dva potenciometre, jeden z nich je pripojeny k analógovému vstupu Arduina (A4). | |||
- Posuvné kontakty potenciometrov sú napájané 5V a zemou, poskytujúce variabilný výstupný signál podľa stlačenia pedála. | |||
[[Súbor: | 4. Ochranné prvky: | ||
- Rezistor R1 je pridaný pre ochranu pinu D6 Arduina pred nadmerným prúdom. | |||
<br> | |||
<br> | |||
<br> | |||
Vizuálna reprezentácia PWM (Pulse width modulation), šírka impulzu sa mení podľa závislosti zatlačenia pedálu. | |||
[[Súbor:Osciloskopp.jpg|800px|thumb|center|ZÁZNAM Z OSCILOSKOPU]] | |||
=== Algoritmus a program === | === 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. | |||
<tabs> | <tabs> | ||
<tab name=" | <tab name="main.c"><source lang="c++" style="background: LightYellow;"> | ||
#include <avr/io.h> | #include <avr/io.h> | ||
#include "uart.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) | int main(void) | ||
{ | { | ||
adc_init(); | |||
hw_init(); | |||
uart_init(); | |||
stdout = &mystdout; // printf() works from now | |||
unsigned int measuredValue; | unsigned int measuredValue; | ||
while (1) | DDRD|=(1<<PD6); // Init PD5 and PD6 pins as output | ||
//Initialize Timer0 | |||
TCNT0=0; // Set Initial Timer value | |||
OCR0A=0; // Set Initial Pulse width | |||
//Set fast PWM mode + clear OC0A and set OC0B on compare match | |||
TCCR0A|=(1<<COM0A1)|(1<<COM0B1)|(1<<WGM01)|(1<<WGM00); | |||
TCCR0B|=(1<<CS02)|(1<<CS00); // Set prescaller 1024 and start timer | |||
while(1) | |||
{ | { | ||
measuredValue = (adc_read(4)-150)/2; | |||
// measuredValue = adc_read(4); | |||
printf("hodnota: %04d \r",measuredValue); | |||
OCR0A = measuredValue; | |||
} | } | ||
return(0); | |||
} | |||
</source></tab> | |||
<tab name="adc.h"><source lang="c++" style="background: LightYellow;"> | |||
#include <avr/io.h> | |||
void adc_init(void); | |||
unsigned int adc_read(char a_pin); | |||
</source></tab> | |||
<tab name="adc.c"><source lang="c++" style="background: LightYellow;"> | |||
#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 | |||
} | } | ||
</source></tab> | |||
<tab name="uart.h"><source lang="c++" style="background: LightYellow;"> | |||
/* ************************************************************************* */ | |||
/* 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_ */ | |||
</source></tab> | </source></tab> | ||
<tab name=" | |||
<tab name="uart.c"><source lang="c++" style="background: LightYellow;"> | |||
/* ************************************************************************* */ | |||
/* FileName: uart.c */ | |||
/* ************************************************************************* */ | |||
#include <avr/io.h> | #include <avr/io.h> | ||
#include <util/delay.h> | |||
#include "uart.h" | |||
void | void hw_init( void ) | ||
{ | |||
DDRB |= (1<<LED); // PORTB.5 kde je LED ma byt OUTPUT | |||
/* sem si mozete dopisat svoje vlastne inicializacne prikazy */ | |||
} | |||
void uart_init( void ) | |||
{ | |||
// for different BAUD rate change the project settings, or uncomment | |||
// following two lines: | |||
// #undef BAUD // avoid compiler warning | |||
// #define BAUD 115200 | |||
#include <util/setbaud.h> // requires defined BAUD | |||
UBRR0H = UBRRH_VALUE; | |||
UBRR0L = UBRRL_VALUE; | |||
#if USE_2X // defined in setbaud.h | |||
UCSR0A |= (1 << U2X0); | |||
#else | |||
UCSR0A &= ~(1 << U2X0); | |||
#endif | |||
UCSR0C = _BV(UCSZ01) | _BV(UCSZ00); /* 8-bit data */ | |||
UCSR0B = _BV(RXEN0) | _BV(TXEN0); /* Enable RX and TX */ | |||
} | |||
int uart_putc( char c, FILE *stream ) | |||
{ | |||
if (c == '\n') | |||
uart_putc('\r',stream); | |||
loop_until_bit_is_set(UCSR0A, UDRE0); /* Wait until data register empty. */ | |||
UDR0 = c; | |||
return 0; | |||
} | |||
void uart_puts(const char *s) | |||
{ | |||
/* toto je vasa uloha */ | |||
} | |||
char uart_getc(void) | |||
{ | |||
loop_until_bit_is_set(UCSR0A, RXC0); /* Wait until data exists. */ | |||
return UDR0; | |||
} | |||
void delay(int delay) // vlastna funkcia pre dlhsie casy | |||
{ | |||
for (int i=1; i<=delay; i++) | |||
_delay_ms(1); | |||
} | |||
</source></tab> | </source></tab> | ||
</tabs> | </tabs> | ||
1. main.c: | |||
- Inicializuje ADC, hardware a UART. | |||
- Nastaví PWM na pin PD6. | |||
- V nekonečnej slučke číta hodnotu z ADC, tlačí ju cez UART a nastavuje PWM podľa tejto hodnoty. | |||
2. adc.h a adc.c: | |||
- `adc_init()` nastaví ADC. | |||
- `adc_read(char a_pin)` číta hodnotu z daného ADC kanála. | |||
3. uart.h a uart.c: | |||
- `uart_init()` nastaví UART pre komunikáciu. | |||
- `uart_putc(char c, FILE *stream)` posiela znak cez UART. | |||
- `uart_getc()` prijíma znak cez UART. | |||
Zdrojový kód: [[Médiá:MIPS1222.rar|zdrojaky.zip]] | |||
=== Overenie === | === Overenie === | ||
Video reprezentácia funkčného zaraidenia. | |||
[[Súbor:Att.KX9vnEKu5l_coOQ2CEwbKsRA8lDHTEhfffUkBEqYaI8.jpg|550px|thumb|center|Aplikácia.]] | |||
'''Video:''' | |||
<center><youtube>=l0TCoHRCahY&ab</youtube></center> | |||
[[Category:AVR]] [[Category:MIPS]] | [[Category:AVR]] [[Category:MIPS]] |
Aktuálna revízia z 21:29, 1. jún 2024
Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2024 - Peter Szovics
Zadanie
Zostrojte a naprogramujte ovladanie škrtiacej klapky pomocou plynového pedálu.
![](/sensorwiki/images/thumb/a/a8/UNO_schema_na_zaciatok_stranky.jpg/400px-UNO_schema_na_zaciatok_stranky.jpg)
Literatúra:
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.
![](/sensorwiki/images/thumb/d/d9/Photo_2024-05-19_23-52-06.jpg/450px-Photo_2024-05-19_23-52-06.jpg)
Na obrázku je vyobrazená schéma zapojenia elektronického plynového pedála pre Arduino. Popis jednotlivých častí:
1. Napájanie:
- Sieťový adaptér (230V/9V) je pripojený k stabilizátoru napätia 7805, ktorý redukuje napätie na 5V pre Arduino.
2. Ovládanie motora:
- Motor (škrtacia klapka) sú pripojené k Mosfet tranzistoru IRF540N, ktorý slúži ako spínač pre ovládanie motora. - Gate (G) tranzistora je riadený z pinu D6 Arduina cez rezistor R1 (1kΩ).
3. Snímanie polohy pedála:
- Elektronický plynový pedál má v sebe dva potenciometre, jeden z nich je pripojeny k analógovému vstupu Arduina (A4). - Posuvné kontakty potenciometrov sú napájané 5V a zemou, poskytujúce variabilný výstupný signál podľa stlačenia pedála.
4. Ochranné prvky:
- Rezistor R1 je pridaný pre ochranu pinu D6 Arduina pred nadmerným prúdom.
Vizuálna reprezentácia PWM (Pulse width modulation), šírka impulzu sa mení podľa závislosti zatlačenia pedálu.
![](/sensorwiki/images/thumb/5/53/Osciloskopp.jpg/800px-Osciloskopp.jpg.png)
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.
#include <avr/io.h>
#include "uart.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; // printf() works from now
unsigned int measuredValue;
DDRD|=(1<<PD6); // Init PD5 and PD6 pins as output
//Initialize Timer0
TCNT0=0; // Set Initial Timer value
OCR0A=0; // Set Initial Pulse width
//Set fast PWM mode + clear OC0A and set OC0B on compare match
TCCR0A|=(1<<COM0A1)|(1<<COM0B1)|(1<<WGM01)|(1<<WGM00);
TCCR0B|=(1<<CS02)|(1<<CS00); // Set prescaller 1024 and start timer
while(1)
{
measuredValue = (adc_read(4)-150)/2;
// measuredValue = adc_read(4);
printf("hodnota: %04d \r",measuredValue);
OCR0A = measuredValue;
}
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_ */
/* ************************************************************************* */
/* FileName: uart.c */
/* ************************************************************************* */
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include "uart.h"
void hw_init( void )
{
DDRB |= (1<<LED); // PORTB.5 kde je LED ma byt OUTPUT
/* sem si mozete dopisat svoje vlastne inicializacne prikazy */
}
void uart_init( void )
{
// for different BAUD rate change the project settings, or uncomment
// following two lines:
// #undef BAUD // avoid compiler warning
// #define BAUD 115200
#include <util/setbaud.h> // requires defined BAUD
UBRR0H = UBRRH_VALUE;
UBRR0L = UBRRL_VALUE;
#if USE_2X // defined in setbaud.h
UCSR0A |= (1 << U2X0);
#else
UCSR0A &= ~(1 << U2X0);
#endif
UCSR0C = _BV(UCSZ01) | _BV(UCSZ00); /* 8-bit data */
UCSR0B = _BV(RXEN0) | _BV(TXEN0); /* Enable RX and TX */
}
int uart_putc( char c, FILE *stream )
{
if (c == '\n')
uart_putc('\r',stream);
loop_until_bit_is_set(UCSR0A, UDRE0); /* Wait until data register empty. */
UDR0 = c;
return 0;
}
void uart_puts(const char *s)
{
/* toto je vasa uloha */
}
char uart_getc(void)
{
loop_until_bit_is_set(UCSR0A, RXC0); /* Wait until data exists. */
return UDR0;
}
void delay(int delay) // vlastna funkcia pre dlhsie casy
{
for (int i=1; i<=delay; i++)
_delay_ms(1);
}
1. main.c:
- Inicializuje ADC, hardware a UART. - Nastaví PWM na pin PD6. - V nekonečnej slučke číta hodnotu z ADC, tlačí ju cez UART a nastavuje PWM podľa tejto hodnoty.
2. adc.h a adc.c:
- `adc_init()` nastaví ADC. - `adc_read(char a_pin)` číta hodnotu z daného ADC kanála.
3. uart.h a uart.c:
- `uart_init()` nastaví UART pre komunikáciu. - `uart_putc(char c, FILE *stream)` posiela znak cez UART. - `uart_getc()` prijíma znak cez UART.
Zdrojový kód: zdrojaky.zip
Overenie
Video reprezentácia funkčného zaraidenia.
![](/sensorwiki/images/thumb/2/29/Att.KX9vnEKu5l_coOQ2CEwbKsRA8lDHTEhfffUkBEqYaI8.jpg/550px-Att.KX9vnEKu5l_coOQ2CEwbKsRA8lDHTEhfffUkBEqYaI8.jpg)
Video: