Riadenie polohy klapky klimatizácie

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2024 - Peter Fedor

Zadanie

Úlohou tohto zadania je riadenie polohy klapky klimatizácie, ktorá sa bežne používa v dnešných automobiloch.

Mechanizmus ovládania klapky klimatizácie, ktorý budem používať.

Literatúra:

• [1] - datasheet k motorčeku, ktorý je použitý v klapke

Analýza a opis riešenia

Mechanizmus ovládania klapky klimatizácie je zložený z DC motorčeka, potenciometra a súkolia na prevod. My budeme ovládať daný systém jedným potenciometrom, ale ako? Chceme zostrojiť kód na ovládanie polohy DC motora s použitím dvoch potenciometrov: jeden na nastavenie želanej polohy a druhý na snímanie aktuálnej polohy motora. Z potenciometra pre nastavenie želanej hodnoty budeme snímať hodnotu potenciometra, ktorú cez A-D prevodník spracujeme pre ďalšie porovnávania.

Takto vyzerá mechanizmus ovládania klapky vnútri. Môžeme tam vidieť obyčajný jednosmerný motor s filmovým kondenzátorom, šnekový prevod(na zabránenie voči samovoľnému pohybu klapky) so súkolím, na ktorého poslednom koliečku je snímací potenciometer. Tento obvod funguje sám o sebe ako regulačný obvod.

Vnútro ovládacieho mechanizmu Mahle.

Schéma zapojenia je zobrazená na obrázku nižšie:

Schéma zapojenia celého obvodu.

A/D prevod Princíp riešenia je vskutku jednoduchý. Budem používať A/D prevodník na prevod analógového signálu z potenciometra na digitálny signál pre spracovanie. Takže prvý princíp je cez A/D prevod spracovať informáciu. S touto informáciou môžeme ďalej pracovať.

Rozdiel polôh Ďalším krokom je tieto dve hodnoty od seba odpočítať, čím získame rozdiel polôh. Vzhľadom na tento rozdiel definujeme stavy, ak bude rozdiel kladný, tak premenná nadobudne hodnotu 1, záporný = -1 alebo nulový/minimálny = 0. Následne budeme túto hodnotu potrebovať pri podmienkach pre smer otáčania motora.

Smer otáčania Hodnotu ktorú získame s porovnávania použijeme v princípe smeru otáčania motora. Pre jednotlivé hodnoty definujeme smer, teda ak bude premenná rozdielu polohy kladná, motor sa bude otáčať do jednej strany, ak záporná tak do opačnej, a ak 0, tak bude stáť. Celý tento program beží v cykle while, takže mikropočítač neustále porovnáva hodnoty potenciometrov a snaží sa dosiahnuť ustálený stav motora.

Algoritmus a program

Celý program pozostáva s viacerých súborov/knižníc. Pre funkciu motora som si vytvoril osobitný kód, ktorý budem volať funkciou v hlavnej slučke. Rovnako s funkciou A/D prevodníka.

mainadc.cadc.hmotor.cmotor.h

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include "adc.h"
#include "motor.h"

// Nastavenie pinov
#define nastav_poten 0
#define snim_poten 1
#define motor_pin1 PB4
#define motor_pin2 PB5

int main(void) {

// Inicializácia ADC
adc_init();

// Nastavenie pinov motora ako výstup
DDRB |= (1 << motor_pin1) | (1 << motor_pin2);

    while (1) {
        // Želaná poloha z nastavovacieho potenciometra
        uint16_t pozicia_nastav = adc_read(nastav_poten);
        // Aktuálna poloha z potenciometra pre spätnú väzbu
        uint16_t pozicia_snim = adc_read(snim_poten);

        // Rozdiel medzi želanou a aktuálnou polohou
        int rozdiel_pozicie = pozicia_snim-pozicia_nastav;

        // Ak je rozdiel velký, otácaj motorom
        if (rozdiel_pozicie > 10) {
            smer_otacania(1); // Otácaj v jednom smere
        } else if (rozdiel_pozicie < -10) {
            smer_otacania(-1); // Otácaj v opacnom smere
        } else {
            smer_otacania(0); // Zastav motor
        }

        // Krátka pauza pre stabilitu
        _delay_ms(100);
	
    }
}

#include <avr/io.h>

void adc_init(void){
ADMUX = (1<<REFS0);
ADCSRA = (1<<ADEN) | (1<<ADPS2) | (1<<ADPS1) | (1<<ADPS0); 

}

unsigned int adc_read(char a_pin){
	a_pin &= 0x07;
	ADMUX = (ADMUX & 0xF8) | a_pin;
	ADCSRA |= (1<<ADSC);
	while(ADCSRA & (1<<ADSC));
	return(ADC); 
	
	}

#ifndef INCFILE1_H_
#define INCFILE1_H_
#endif /* INCFILE1_H_ */

void adc_init(void);

unsigned int adc_read(char a_pin);

#include <avr/io.h>

// Nastavenie pinov pre motor
#define motor_pin1 PB4
#define motor_pin2 PB5

// Nastavenie smeru otacania motora
void smer_otacania(int smer) {
    if (smer == 1) {
        PORTB |= (1 << motor_pin1);
        PORTB &= ~(1 << motor_pin2);
    } else if (smer == -1) {
        PORTB |= (1 << motor_pin2);
        PORTB &= ~(1 << motor_pin1);
    } else {
        PORTB &= ~(1 << motor_pin1);
        PORTB &= ~(1 << motor_pin2);
    }
}

#ifndef INCFILE1_H_
#define INCFILE1_H_
#endif /* INCFILE1_H_ */

void smer_otacania(int smer);

Zdrojový kód je možné stiahnuť kliknutím na odkaz nižšie:

Zdrojový kód: zdrojovykod.zip

Overenie

Na koniec nahráme kód do mikroprocesora a môžeme testovať! Ako vidíme na videu, všetko funguje a klapka reaguje na zmenu polohy potenciometra.

Vývojová doska Acrob s potenciometrom a mechanizmom ovládania klapky Mahle

Video: