Manipulator przeznaczony do celów dydaktycznych - Laboratorium ...
Manipulator przeznaczony do celów dydaktycznych - Laboratorium ... Manipulator przeznaczony do celów dydaktycznych - Laboratorium ...
24 Rysunek 3.8: Płytka sterownika . • dwa przetworniki C/A typu MAX525 pracujących na magistrali QSPI, • układ transmisji szeregowej RS232C wykorzystujący SCI i translator poziomów napięciowych - układ MAX232A, • klucz sterujący cewką przekaźnika, • układ bramek NAND typu 74HCT132 będący układem wejściowym dla czujników synchronizacji, • sześć regulatorów prądu wykorzystujących układ wykonawczy L298N. Sterownik manipulatora można podzielić na dwa moduły: • moduł sterowania oparty na module EM332/B firmy ELFIN, • moduł mocy zawierający układy wykonawcze wraz z regulatorami prądu, 3.2.1 Budowa modułu sterowania Głównym elementem modułu sterowania jest moduł EM332/B, na którym znajduje się jednostka centralna MC68332, rysunek 3.9. Wszystkie schematy elektryczne, rysunek płytki, rozmieszczenie elementów, zasoby mikrokontrolera MC68332 oraz zasada działania modułu EM332/B są opisane w raporcie [5]. Schemat ideowy modułu sterowania znajduje się na rysunku 9.2 w dodatku C. Za pomocą magistrali QSPI do modułu EM332/B podłączone są przetworniki: • dwa układy MAX525 [9](czterokanałowy, 12-bitowy przewornik cyfrowo-analogowy unipolarny o zakresie napięcia wyjściowego 0-2.5V, wymaga zewnętrznego napięcia odniesienia) służą do zadawania prądu w układach wykonawczych, • układ MAX1270 [9](ośmiokanałowy, 12-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy uni/bipolarny o 10V zakresie pomiaru z wbudowanym źródłem napięcia odniesienia) służy do mierzenia prądu pobieranego przez silniki wykonawcze,
25 Rysunek 3.9: Moduł EM332/B. Do bloku TPU mikrokontrolera podłączone są kodery przyrostowe AS5040 [6]. Zapewniają one pomiar położenia i prędkości. Zasotosowane kodery posiadają dwa wyjścia A/B, które generują dwa przebiegi kwadraturowe przesunięte w fazie o 90 stopni. Rozdzielczość tych koderów wynosi 256 impulsów/obrót osi silnika. Sygnały kodera są dekodowane w bloku TPU standardową funkcją QDEC, dzięki której otrzymujemy informacje o położeniu wału silnika. Ponieważ dekodowanie uwzględnia wszystkie zbocza sygnałów wychodzących z kodera, pomiar położenia osi silnika odbywa się z rozdzielczością 1024 impulsów/obrót wału silnika. Natomiast prędkości silników mierzone są pośrednio przez pomiar okresu sygnałów kwadraturowych generowanych przez kodery. Pomiar ten także jest realizowany w bloku TPU. Funkcja QDVEL dokonująca pomiaru zlicza ilość impulsów zegara taktującego blok TPU w trakcie trwania jednego okresu sygnału kwadraturowego. Na podstawie zliczonej ilości impulsów oprogramowanie sterownika oblicza aktuanle prędkści silników. 3.2.2 Budowa modułu mocy Zastosowanie silników prądu stałego do napędu osi robota podyktowane było tym, że silniki prądu stałego z magnesami trwałymi posiadą liniową zależność momentu napędowego generowanego przez silnik od prądu pobieranego. W rezultacie sterowanie prądowe silników zapewnia kontrolę nad momentem uzyskiwanym na wale silnika. Z tego względu moduł mocy został zbudowany z sześciu regulatorów prądu, które zawierają układy wykonawcze L298N [12]. Schemat ideowy jednego z tych regulatorów jest zamieszczony na rysunku 9.1 w dodatku C. Na rysunku blokowym 3.10 przedstawiona jest idea działania układu regulacji prądu. Regulacja ta polega na porównaniu wartości zadanej prądu silnika z wartością rzeczywistą. Wartość rzeczywista prądu jest mierzona za pośrednictwem rezystorów pomiarowych R p1 i R p2 jako spadek napięcia na nich. Napięcie z dwóch rezystorów pomiarowych jest podane na wejście wzmacniacza różnicowego. W układzie wykonawczym prąd może płynąć tylko przez jeden rezystor w zależności od trybu pracy układu (obroty w lewo, prawo). Po znaku różnicy potencjału na rezystorach układ rozpoznaje kierunek płynącego prądu w silniku. Wartość napięcia ze wzmacniacza różnicowego podana jest na filtr RC, a następnie na układ komparatora, porównujący prąd rzeczywisty z wartością zadaną prądu. Wartość zadaną prądu ustawia się za pośrednictwem przetwornika C/A. Filtr RC ma za zadanie uśrednić wartość prądu silnika i podać ją do przetwornika A/C, dzięki któremu możemy diagnostycznie sprawdzać wartość rzeczywistą prądu płynącego
- Page 1 and 2: Politechnika Wrocławska Wydział E
- Page 3 and 4: 1 Spis treści 1 Wstęp 6 1.1 Cel i
- Page 5 and 6: 3 Spis rysunków 2.1 Struktura kine
- Page 7 and 8: 5 Spis tabel 2.1 Parametry Denavita
- Page 9 and 10: 7 Rozdział 2 Kinematyka manipulato
- Page 11 and 12: 9 W celu wyliczenia kinematyki mani
- Page 13 and 14: 11 Przy podejściu geometrycznym [1
- Page 15 and 16: 13 czyli Podobnie wyznaczamy kat α
- Page 17 and 18: 15 q 1 − q 01 = Z 12π Z 2 DG 1 (
- Page 19 and 20: 17 Rysunek 2.5: Struktura układu r
- Page 21 and 22: Rysunek 3.2: Rysunek złożeniowy m
- Page 23 and 24: 21 Rysunek 3.3: Zdjęcie silnika HL
- Page 25: 23 3.2 Konstrukcja elektroniczna -
- Page 29 and 30: 27 3.2.3 Opis łączówek sterownik
- Page 31 and 32: 29 oznaczenie opis styk GND masa sy
- Page 33 and 34: 31 Rozdział 4 Oprogramowanie stero
- Page 35 and 36: 33 .\\ }NAS; NAS nast; Wszystkie pr
- Page 37 and 38: 35 length++; while(length) { length
- Page 39 and 40: 37 przegubu q 0 . Widać, że w poc
- Page 41 and 42: przewidziano złącze pozwalające
- Page 43 and 44: 41 Rozdział 7 Dodatek A 7.1 Parame
- Page 62 and 63: 60 Rozdział 8 Dodatek B 8.1 Wykaz
- Page 64 and 65: 62 liczba wartość obudowa oznacze
- Page 66 and 67: Rysunek 9.2: Schemat ideowy połąc
- Page 68 and 69: 66 Rysunek 9.5: Schemat elektryczny
- Page 70 and 71: Rysunek 9.9: Obwód drukowany wierz
- Page 72 and 73: Rysunek 9.11: Rozmieszczenie elemen
- Page 74 and 75: 72 Rysunek 9.13: Obwód drukowany w
25<br />
Rysunek 3.9: Moduł EM332/B.<br />
Do bloku TPU mikrokontrolera podłączone są kodery przyrostowe AS5040 [6]. Zapewniają<br />
one pomiar położenia i prędkości. Zasotosowane kodery posiadają dwa wyjścia A/B, które<br />
generują dwa przebiegi kwadraturowe przesunięte w fazie o 90 stopni. Rozdzielczość tych<br />
koderów wynosi 256 impulsów/obrót osi silnika. Sygnały kodera są deko<strong>do</strong>wane w bloku<br />
TPU standar<strong>do</strong>wą funkcją QDEC, dzięki której otrzymujemy informacje o położeniu wału<br />
silnika. Ponieważ deko<strong>do</strong>wanie uwzględnia wszystkie zbocza sygnałów wychodzących<br />
z kodera, pomiar położenia osi silnika odbywa się z rozdzielczością 1024 impulsów/obrót<br />
wału silnika. Natomiast prędkości silników mierzone są pośrednio przez pomiar okresu<br />
sygnałów kwadraturowych generowanych przez kodery. Pomiar ten także jest realizowany<br />
w bloku TPU. Funkcja QDVEL <strong>do</strong>konująca pomiaru zlicza ilość impulsów zegara taktującego<br />
blok TPU w trakcie trwania jednego okresu sygnału kwadraturowego. Na podstawie<br />
zliczonej ilości impulsów oprogramowanie sterownika oblicza aktuanle prędkści silników.<br />
3.2.2 Bu<strong>do</strong>wa modułu mocy<br />
Zastosowanie silników prądu stałego <strong>do</strong> napędu osi robota podyktowane było tym, że<br />
silniki prądu stałego z magnesami trwałymi posiadą liniową zależność momentu napę<strong>do</strong>wego<br />
generowanego przez silnik od prądu pobieranego. W rezultacie sterowanie prą<strong>do</strong>we<br />
silników zapewnia kontrolę nad momentem uzyskiwanym na wale silnika. Z tego względu<br />
moduł mocy został zbu<strong>do</strong>wany z sześciu regulatorów prądu, które zawierają układy wykonawcze<br />
L298N [12]. Schemat ideowy jednego z tych regulatorów jest zamieszczony na<br />
rysunku 9.1 w <strong>do</strong>datku C. Na rysunku blokowym 3.10 przedstawiona jest idea działania<br />
układu regulacji prądu. Regulacja ta polega na porównaniu wartości zadanej prądu silnika<br />
z wartością rzeczywistą. Wartość rzeczywista prądu jest mierzona za pośrednictwem rezystorów<br />
pomiarowych R p1 i R p2 jako spadek napięcia na nich. Napięcie z dwóch rezystorów<br />
pomiarowych jest podane na wejście wzmacniacza różnicowego. W układzie wykonawczym<br />
prąd może płynąć tylko przez jeden rezystor w zależności od trybu pracy układu (obroty<br />
w lewo, prawo). Po znaku różnicy potencjału na rezystorach układ rozpoznaje kierunek<br />
płynącego prądu w silniku. Wartość napięcia ze wzmacniacza różnicowego podana jest na<br />
filtr RC, a następnie na układ komparatora, porównujący prąd rzeczywisty z wartością<br />
zadaną prądu. Wartość zadaną prądu ustawia się za pośrednictwem przetwornika C/A.<br />
Filtr RC ma za zadanie uśrednić wartość prądu silnika i podać ją <strong>do</strong> przetwornika A/C,<br />
dzięki któremu możemy diagnostycznie sprawdzać wartość rzeczywistą prądu płynącego
Change language