: ). 5sec 3sec sec sec. restart. d6 1, d7 1 B $ SW2/4 /ADC ON OFF 2

Transcript

1 Εργαστήριο Μικροεπεξεργαστών IΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Νο: 7 Έλεγχος Κινητήρα Συνεχούς Ρεύµατος Ονοµατεπώνυµο: Βαθµός: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης: Η άσκηση αυτή προσφέρει τις απαραίτητες βασικές γνώσεις για τον έλεγχο κινητήρα συνεχούς ρεύµατος µε τη βοήθεια υπολογιστή Α. ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΗ ΠΡΟΕΡΓΑΣΙΑ 1). Να γραφτεί πρόγραµµα που θα κινεί τον κινητήρα δεξιόστροφα για χρόνο 5sec και θα τον σταµατά για χρόνο ίσο µε 3sec. Ύστερα θα συνεχίζει µε κίνηση προς την αντίθετη κατεύθυνση για χρόνο 7 sec και θα τον σταµατά πάλι για 3 sec. Η διαδικασία αυτή θα συνεχίζεται µέχρι να πατηθεί το restart. Ο κινητήρας κινείται δεξιόστροφα όταν η ακίδα d6 της πόρτας Β γίνει 1, αριστερόστροφα όταν η ακίδα d7 της πόρτας Β γίνει 1 και σταµατά όταν όλες οι ακίδες της πόρτας B γίνουν 0. Οι µορφές και οι διάρκειες κίνησης είναι αποθηκευµένες στις θέσεις µνήµης $ Κατάσταση ιακοπτών: Λογικό διάγραµµα ΙΑΚΟΠΤΗΣ SW2/ ΙΑΚΟΠΤΗΣ/ADC ΙΑΚΟΠΤΗΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ON ΥΠΟΛΟΙΠΟΙ OFF Πρόγραµµα Β. ΠΡΟΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΜΕΣΩ Η/Υ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

2 Ονοµατεπώνυµο: Βαθµός: Περιγραφή της κάρτας ελέγχου κινητήρα DC: Στο σχήµα 1 φαίνεται το κύκλωµα που χρησιµοποιείται για τον έλεγχο του κινητήρα DC. Ο µικρός κινητήρας συνεχούς ρεύµατος έχει προπέλα µε τρεις έλικες και φτάνει περίπου στις 8000 στροφές το λεπτό εξαιτίας των δύο αντιστάσεων περιορισµού ρεύµατος 27R που τον συνδέουν στην κάρτα. Η πολικότητα της τάσης που δίνεται στον κινητήρα και τον κάνει να περιστρέφεται δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα επιλέγεται µε το ρελέ Κ1. Ο κινητήρας οδηγείται από τη µη εξοµαλυµένη τάση τροφοδοσίας των 9V, που λαµβάνεται από την έξοδο του τροφοδοτικού. Έτσι ο θόρυβος που εισάγεται στην εξοµαλυµένη τάση τροφοδοσίας των 5V ελαχιστοποιείται και εποµένως και ο θόρυβος που επάγεται στα λογικά κυκλώµατα. Η ενεργοποίηση του κινητήρα δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα γίνεται µε τις γραµµές PB6 και PB7 της Πόρτας Β των οποίων η τιµή αποκωδικοποιείται από το U. Αν το ψηφίο d 6 (PB6) είναι ένα και το ψηφίο d 7 (PB7) είναι µηδέν θα προκαλέσει τη δεξιόστροφη κίνηση του κινητήρα, ενώ αν το ψηφίο d 6 είναι µηδέν και το ψηφίο d 7 είναι ένα προκαλείται η αριστερόστροφη κίνηση του κινητήρα. Οι άλλοι δύο συνδυασµοί σταµατούν τον κινητήρα. Για να αποκωδικοποιηθεί και να οδηγηθεί οποιαδήποτε έξοδος του U σε λογικό 0 πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί το U. Αυτό γίνεται θέτοντας τον διακόπτη SW2B στη θέση MOTOR. Έτσι τοποθετείται λογικό 0 στην ακίδα 1 του U το οποίο σε διαφορετική περίπτωση αναρριχάται στα +5V δια µέσου της αντίστασής των.7kω. Οποιοσδήποτε από τους συνδυασµούς των ψηφίων d 6 και d 7 της πόρτας Β, που ενεργοποιούν τον κινητήρα, δηµιουργούν λογικό 0 στην ακίδα 9 του U. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσµα, δια µέσου του υψηλού ρεύµατος της ακίδας 15 του οδηγού U3 και του ρελέ Κ1, να γειωθεί η µία πλευρά του κινητήρα και να ξεκινήσει η λειτουργία του. Ένας από τους συνδυασµούς των ψηφίων d 6 και d 7 της πόρτας Β, που ενεργοποιούν τον κινητήρα (d 6 = 0 και d 7 = 1 ) δηµιουργεί λογικό 0 στην ακίδα 5 του U. Αυτό, µε την σειρά του, δια µέσου της ακίδας 16 του οδηγού U3 ενεργοποιεί το ρελέ Κ1 (που τροφοδοτείται από τη µη εξοµαλυµένη τάση τροφοδοσίας) και αντιστρέφει τις επαφές του, µε συνέπεια να αντιστραφεί η πολικότητα της τροφοδοσίας του κινητήρα, και να αλλαχθεί έτσι η φορά περιστροφής του. Καθώς ο κινητήρας περιστρέφεται, η προπέλα του περνάει ανάµεσα από µια πηγή υπέρυθρης ακτινοβολίας τη D1 και από έναν ανιχνευτή υπέρυθρης ακτινοβολίας το D2. Η µεταβολή στο ρεύµα που διαρρέει τον ανιχνευτή είναι αρκετή να περάσει το κατώφλι σκανδαλισµού Schmitt της ακίδας 1 του U5, παρέχοντας ένα σήµα, 3 φορές ανά περιστροφή, στη γραµµή PA της πόρτας Α. Για να επιτευχθούν όλες οι παραπάνω λειτουργίες πρέπει ο διακόπτης SWA να έχει τεθεί στην θέση SPEED ΟΝ, συνδέοντας έτσι την έξοδο της ακίδας 2 του U5 µε τη γραµµή PA της πόρτας Α.

3 PA0 PA1 PA2 PA3 PA PA5 PA6 PA7 A1 B1 A2 B2 A3 B3 A B A5 B5 A6 B6 A7 B7 A8 B8 7LS60 SW0 SW1 SW2 SW3 SW SW5 SW6 SW PI/T PB0 3 SWB 3 SWPCD DAC OFF SWA SPEED ON SWPCD SW2B MOTOR ON SW2PCD +VCC VCC +5V SW2A ADC SWITCH SW 2PCD PB1 PB2 PB3 PB PB5 PB6 PB UA Á Y0 B Y1 Y2 G Y3 7LS139 UB Á Y0 B Y1 Y2 G Y3 7LS U3B k V+ 1k U3A U5B K1 7LS1 13 V+ 27R 27R 16 ÑÅËÅ DPDT 1 D2 Äßïäïò LED D k VCC Σχήµα 1 Άσκηση 1 η :

4 Να γραφτεί ένα πρόγραµµα µε το οποίο θα µεταβάλλεται η ταχύτητα του κινητήρα. Η µεταβολή στην ταχύτητά του θα καθορίζεται από την τιµή που θα έχουν οι διακόπτες d 0 -d 3 του DIL. Σηµείωση: Η ταχύτητά του κινητήρα µπορεί να µεταβληθεί ενεργοποιώντας τον και απενεργοποιώντας τον γρήγορα, µεταβάλλοντας σε κάθε περίπτωση το χρονικό διάστηµα για το οποίο θα παραµένει ενεργοποιηµένος ή απενεργοποιηµένος. Επίσης θα ελέγχει τον κινητήρα ενεργοποιώντας τον πάντα για δέκα µονάδες χρόνου και σταµατώντας τον για τόσες µονάδες χρόνου όσες υποδεικνύει η τιµή του DIL (µονάδα χρόνου=1msec). Αλλάζοντας, εποµένως, την τιµή του DIL µεταβάλλεται η ταχύτητα του κινητήρα. Οι τιµές που µπορεί να πάρει ο DIL είναι από $00 έως S0F. Κατάσταση ιακοπτών: Λογικό διάγραµµα SWITCH/ADC SWITCH MOTOR ON ΥΠΟΛΟΙΠΟΙ OFF Πρόγραµµα Προσοχή: Ο φοιτητής είναι υποχρεωµένος να παραδίδει την υποχρεωτική εργασία (Μέρος Α)

5 και µε βάση αυτή θα λαµβάνει παρουσία. Η πληρότητα της υποχρεωτικής εργασίας εξασφαλίζεται µε την παρουσίαση των ηλεκτρονικών αρχείων αφού αυτό του ζητηθεί. Στο εργαστήριο θα αναλύεται το Μέρος Β και ο φοιτητής είναι υποχρεωµένος να έχει κάνει προεργασία και να την παρουσιάσει στο εργαστήριο αφού του ζητηθεί. Ο φοιτητής θα πρέπει κάθε στιγµή, κατά τη διάρκεια του εργαστηρίου, να είναι έτοιµος να απαντήσει σε οποιαδήποτε ερώτηση αφορά το θεωρητικό µέρος της εργαστηριακής άσκησης. Το Μέρος Γ είναι προαιρετικό και δε βαθµολογείται επιπλέον.