Zobrazenie zdroja stránky 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. Zariadenie nie je tak celkom klapka, ale mechanizmus, ktorý klapku ovláda. Ten sa skladá z viacerých častí. Budeme ho používať v spolupráci s vývojovou doskou Acrob s mikroprocesorom ATmega328P.

[[Obrázok:klapka.jpg|400px|thumb|center|Mechanizmus ovládania klapky klimatizácie, ktorý budem používať.]]

'''Literatúra:''' 
* [https://datasheetspdf.com/pdf-down/R/F/-/RF-370CB-Mabuchi.pdf] - datasheet k motorčeku, ktorý je použitý v klapke



__TOC__

== 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. 

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. 

[[Súbor:vnutro.jpg|400px|thumb|center|Vnútro ovládacieho mechanizmu Mahle.]]

Schéma zapojenia je zobrazená na obrázku nižšie:

[[Súbor:schma.jpg|400px|thumb|center|Schéma zapojenia celého obvodu.]]

'''Inicializácia:'''
Na začiatku programu si zavoláme všetky potrebné knižnice, ktoré budeme využívať, definujeme a nastavíme piny a inicializujeme všetky potrebné periférie, teda A/D prevodník.

'''A/D prevod:'''
Princíp riešenia je vskutku jednoduchý. Budem používať A/D prevodník na prevod analógového signálu z potenciometrov na digitálny signál, vhodný pre spracovanie. Takže prvý princíp je cez A/D prevod spracovať informáciu z oboch potenciometrov a uložiť ich do nejakej premennej. S touto informáciou môžeme ďalej pracovať.

'''Rozdiel polôh:'''
Ďalším krokom je tieto dve hodnoty od seba odčítať, 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 z 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.

'''Úprava kódu:'''
Pre úhľadnosť a jednoduchosť kódu jednotlivé procesy ako A/D prevod a smer otáčania motora napíšem do vedľajších súborov, pripíšem knižnice a budem jednotlivé funkcie jednoducho volať z hlavného programu.

=== 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.


<tabs>
<tab name="main"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
#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);
	
    }
}



</source></tab>
<tab name="adc.c"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
#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); 
	
	}



</source></tab>
<tab name="adc.h"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
#ifndef INCFILE1_H_
#define INCFILE1_H_
#endif /* INCFILE1_H_ */

void adc_init(void);

unsigned int adc_read(char a_pin);



</source></tab>
<tab name="motor.c"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
#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);
    }
}


</source></tab>
<tab name="motor.h"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
#ifndef INCFILE1_H_
#define INCFILE1_H_
#endif /* INCFILE1_H_ */

void smer_otacania(int smer);

</source></tab>
</tabs>


Zdrojový kód je možné stiahnuť kliknutím na odkaz nižšie:

Zdrojový kód: [[Médiá:projektPeterFedor.zip|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.

[[Súbor:mahleklapka.jpg|400px|thumb|center|Vývojová doska Acrob s potenciometrom a mechanizmom ovládania klapky Mahle]]

'''Video:'''
<center><youtube>aYvNehqQK18</youtube></center>

Vypracoval: Peter Fedor 17.5.2024 :)
[[Category:AVR]] [[Category:MIPS]]