Projekt - RoboNet Del Journal.

Transkript

1 Projekt - RoboNet Del Journal. Motorstyring. Udarbejdet af: Klaus Jørgensen. Gruppe: Jacob Clausen, Klaus Jørgensen og Ole Rud It og Elektronikteknolog, a Erhvervsakademiet Fyn Udarbejdet i perioden: /- /- Vejledere: VL & HHJ Afleveret d. 4/

2 Indledning.: Denne journal omhandler den problemløsning gruppen blev stillet, hvor der skal laves en styring til elevatorens motor, denne styring er lavet ved hjælp af en H-bro, som skal få motoren til at køre i to retninger, to hastigheder og bremsning af motoren. Printet får nogle signaler fra et NuDam modul som er på /5V det skal også kunne håndteres af printet. Indholdsfortegnelse.: Side : Side : Side : Side : Side : Side 4: Side 5: Side 6: Side 7: Side 8: Side 9: Side : Side : Side : Side : Side 4: Indledning. Indholdsfortegnelse. Blokdiagram. Forsyninger (5V og 9V). Oscilator/spændingsdoubler. Logikkreds. Low to High voltage level shifter. Styretrin. H-Bro. Diagram. Konklusion. Bilag. (Litteraturliste / databladsliste) Bilag. (Komponentliste) Bilag. (Komponentliste) Bilag. (Målinger) Bilag 4. (Opgaveformulering) Side /4

3 Projektafsnit.: Blokdiagram.: Forsyninger (5V og 9V).: 5V U7 LM78L5ACH VIN G ND VOUT 5V 5V U LM789 VI G ND VO 9V C4 n C5 n C6 n C7 n Fig.. Forsyninger Motorstyringen bliver forsynet med 5 volt ligesom A/D konverteren for at kunne bruge den samme spændings kilde i slutningen af projekt elevator. Udgangsspændingen på de forsyninger er 5V (LM78L5) og 9V (LM789). Der skal dog lige nævnes at da der ikke var flere LM789 tilbage på lager til 9V forsyning, bruges der V forsyning (LM78) og det er ikke rettet på diagrammerne. Kondensatorer er valgt ud fra det som forslås datablad så der ikke kommer forstyrrelser på forsyningsspændingen i form af rippel. Side /4

4 Oscilator/spændingsdoubler UA 49 R R Q BC549 R 9v R C D DN448 D 5-8V C n R RK Q BC56 Cu DN448 C Cu Fig.. Oscilator/spændingsdoubler Spændingsdoublerne skal bruges til at lave en spænding der er stører end 9 volt fordi Mos fet transistorerne skal styres on med en stor spænding for at være sikker på at de går helt on. Oscilatoren skal lave en frekvens mellem KHz og KHz. Der blev taget udgangspunkt i den Oscilator fra AD konverteringsprojektet som har en frekvens på ca. KHZ, og forsøgt at øge modstanden med faktor, for at teste om clockfrekvensen så deslige bliver faktor mindre, altså Khz. Resultat blev en måling som viser 4Khz, og spændingsskift sker ved Vn 4,9 og Vp 6, Formlen: f R = Vcc Vn Vp C(ln + ln ) Vcc Vp Vn KHz = R = = 8, 8449KΩ 9 4,9 6, nf *(ln + ln ) 9 6, 4,9 Der blev besluttet at bruge en nf og en KΩ som skulle give en frekvens på ca. KHz, men på det færdige print er målt til KHz, men det virker fint. Q og Q er en push - pull opstilling dens formål er at man kan trække flere ma ud af dobleren end man kan af 49 eren hvor man ca. kan trække 5 -ma. ud af kan man nu trække omkring ma. C. spærrer for DC spænding så der ikke kommer 9V DC på emiterrne af Q og Q. Ben på IC 49. Emitter på Q og Q. Efter C. Efter D. Side /4

5 Logikkreds.: B U8A CD48B 4 UB UD 49 op/ned Stop A 4 U6B CD48B 6 5 UC CD48B 9 8 kør/stop U9C høj/lav R9 RK C8 n Figur 4 Logikkreds Logikkredsen tager de indgangssignaler (Op/ned, start/stop, høj/lav) og sætter de udgangssignaler ( A, B og Stop ). A & B er de logiske udtryk der starter motoren i hver sin retning og bestemmer farten. Stop stopper og bremser motoren. Ved at sende en høj hen til H Broen, fordi NAND gaten virker som en inverter. Når der skal køres lav hastighed skal Oscilatoren svinge og det gør den på 66Hz (målt), den er ikke beregnet, der er prøvet lidt frem og tilbage for at finde der passet ca. Logiske værdier for disse udgangssignaler kan aflæses i nedenstående sandhedstabel. (figur 5.) Indgangssignaler Udgangssignaler kør/stop op/ned lav/høj A B stop ½ ½ Figur 5 Sandhedstabel ½ = Et moduleret pulssignal på ca. 66hz (halv hastighed) Eksempelvis ses det at for at få motoren til at køre med høj hastighed i opadgående retning skal A være =, B skal være = og Stop skal være =. Side 4/4

6 Low to High voltage level shifter.: 5 4 U8 H G F E CD49B 6 VDD VCC END ENC ENB ENA D C B A V 5V Figur 6 Low to high level shifter Da gruppen har prøvet at bruge en IC 49 var det nemmeste at bruge sådan en igen. Der er indgangssignal på /5 volt, som skal laves om til /9V. Da der kun er indgangssignaler skal man huske at ligge den ene indgang til stel da kredsen har 4 indgange. IC kredsen skal bruge et 9V spænding da det er et 9V signal den skal give ud på (E, F, G). Og en 5V fordi den får 5V på indgangene (A, B, C) og D til stel. Side 5/4

7 Styretrin.: 5-8V 5-8V R7 RK Q4 BC56 Q BC56 R4 RK A R9 RK R8 R5,6K Q5 BC549 R5 R Styretrin R5 RK R6 RK R6 RK Q BC549 RK R8 R5,6K R7 B Figur 7. Styretrin Formålet med denne konstruktion er en del af styringen af kredsløbets H-Bro. For at få en absolut åbning eller lukning, skal H-Broen enten have ingen spænding, eller for at åbne meget høj spænding (5-8V). Denne konstruktion leverer H-broen med netop de 5.6V der er påkrævet for at sikre en fuld åbning. Hvis der kommer en høj på A. (9V) vil Q5 åbne og det vil med fører at Q4 også åbner og der kommer ca. 5volt ud mellem R5 og R6. og motoren vil kører. A og B må aldrig få en høj (9V) på samme tid. Side 6/4

8 H-Bro.: styretrin Q6 IRF64/TO 9V M Q8 IRF64/TO styretrin R RK Q7 IRF64/TO R RK Q9 IRF64/TO D4 DN448 stop R RK D DN448 R RK Figur 8 H-bro Når der kommer 5V. på gaten af Q6 åbner den, og der skulle kommer ca. 8V. på gaten af Q9, men der er kun målt 6V. Når Q6 og Q9 er ON er der 9V på ben af motoren, og stel på ben af motoren. Det gælle også for Q7 og Q8. Når motoren kører, sørger D og D4 for at der ikke kommer en kortslutning mellem gatene på Q7 og Q9. Når motoren skal stansens kommer der 9V. på anoden af D og D4, så bliver Q7 og Q9 bliver tvunget NO og motoren får stel på begge sider og den er stopper. En forbedring kunne være at sætte en stor elektrolyt på drain af Q6 og Q8. Side 7/4

9 Diagram.: C8 n R RK C n U8A CD48B KHz R4 RK U7 LM78L5ACH VIN G ND VOUT Stop UC CD48B 8 9 Q8 IRF64/TO R6 RK R RK R8 R5,6K Q7 IRF64/TO D DN448 R5 R C4 n B D DN448 D DN448 R7 RK Q5 BC549 Q4 BC56 R9 RK D4 DN448 R RK U6B CD48B C Cu U9C R RK R R R8 R5,6K Q BC549 UD 49 H-Bro U8 CD49B VCC ENA ENB ENC END VDD A B C D E F G H A U LM789 VI G ND VO Q6 IRF64/TO R5 RK R RK R9 RK Q BC56 R7 RK UA 49 M 66Hz R6 RK C7 n A UB Q BC56 C Cu R R C6 n B Q9 IRF64/TO Q BC549 C5 n op/ned 5V 5V 9V start/stop 5V høj/lav 9V 9V 5-8V 9v 5V Side 8/4

10 Konklusion.: Konklusionen af dette projekt er lige som det sidste at det teoretiske ikke altid passer sammen med det praktiske. Oscilatoren til hastigheden startede med en frekvens på ca. KHz men der var ikke nogen syndig forskel på hastighederne så der blev prøvet lidt frem og tilbage med forskellige modstande og kondensatorer ind til man kom ned på en frekvens på 66Hz (målt). Man kan nu høre en lille forskel, men der er ikke prøvet at belaste motoren med den samme vægt når den køre hurtigt eller langsomt, viser det sig at motoren køre for langsomt når ved lav hastighed når det hele bliver samlet, skal frekvensen gøres støre igen. Men kredsløbet virker efter hensigten og det kan målinger bekræfte og motoren kan køre, frem, tilbage og bremse. Alt i alt en succes oplevelse. Klaus Jørgensen d. 4/- Side 9/4

11 Bilag.: Bilag.: Litteraturliste / databladsliste.: HEF49.pdf HEF48.pdf BC549.pdf BC56.pdf LM785/9.pdf IRFI64.pdf HEF49.pdf N448.pdf Side /4

12 Bilag.: Komponentliste.: Enhed Funktion Illustration Datablad Quadruple -input stk. NAND HEF49 Schmitt HEF49BCNV.pdf trigger stk. HCF4 9 QUAD LOW-TO- HIGH VOLTAGE LEVEL SHIFTER hcf49b.pdf stk. LM78 Udgangs- Spænding Volt LM78XX.pdf stk. BC549 NPN transistor BC549_55_.pdf stk. BC56 PNP Transistor BC56.pdf 4 stk. IRFI64 N-channel TrenchMOSÔ transistor IRF64_S_.pdf Side /4

13 Stykliste Modstande +/- 5% -,4Watt 4 stk. Ω stk. KΩ stk. 5,6KΩ 8 stk. KΩ stk. KΩ Signaldioder 4 stk. N448 Max. 5mW Kondensatorer stk. nf/5v stk. nf afkoblingskondensatorer stk. nf/v stk. nf/v stk. nf/6v Elektrolytter stk. µf/v stk. µf/5v Motor stk. 9V Lego Mindstorm motor Side /4

14 Bilag.: Målinger.: Spændingsmålinger Ben NR. Målt Beregnet 78 V 9V 785 5V 5V HEF49..KHz KHz & 4 til 5v trekant spænding 4 til 5v trekant spænding Emiter på Q - Firkantspænding / 8V Firkantspænding / 8V katoden på D firkantspænding / 6V firkantspænding 9 / 8V katoden på D 5V 5V 49 6 V V,,7,9,5 5V 5V 4,5, /V iflg.,6, /9V iflg.,6, 49 8,. V når ben 9 = V 9V når ben 9 = V 8 4-5V trekant spænding når ben 9 = V 4-5V trekant spænding når ben 9 = 9V 66Hz /9V når ben ben 9 = V 66Hz /9V når ben ben 9 = 9V /7V iflg sandhedstabel for logik /9V iflg sandhedstabel for logik 48,4 /V iflg sandhedstabel for logik /9V iflg sandhedstabel for logik Q5 og Q basis /,8V iflg op/ned og stop/start /,8V iflg op/ned og stop/start Q4 og Q basis 5V 8V emitter /5V iflg op/ned og stop/start /8V iflg op/ned og stop/start Q6 og Q8 source /V iflg op/ned og stop/start /9V iflg op/ned og stop/start Q9 og Q7 gate /6V iflg start/stop /6V iflg start/stop Strøm målinger forsyning 4mA Ved blokering af motor ved høj hastighed 4mA Ved blokering af motor ved lav hastighed 8mA Ved kørsel med høj hastighed 5mA Ved kørsel med lav hastighed 7mA Ved stoppet motor Side /4