Sistem za kontrolu rada DC motora putem SMS-a

Predmet ovog rada je razvoj uređaja koji će biti u mogućnosti da kontroliše rad jednosmernog DC motora putem GSM mreže. Za primanje i slanje SMS poruka koristi se Simensov ES 75 Modem. Komunikacija između modema i mikrokontrolera PIC16F877 se vrši putem RS232 komunikacije. Integrisano kolo max232 se koristi za prilagođenje TTL signala sa izlaza mikrokontrolera RS232 standardu. Pri inicijalizaciji modema vrši se autobaudrate. Upravljanje jednosmernim motorom realizovano je preko H-mosta sa N-kanalnim mosfetovima.

 

 

  H-most je projektovan sa strujnom zaštitom pomoću mernog otpornika. Upravljanje H-mosta se vrši pomoću PWM signala, koji generiše mikrokontroler. Uređaj je projektovan da radi na sledeće komande: START xxxx- gde umesto xxxx stoji brzina kojom želimo da se vrti motor (gornja i donja granica brzina su unapred određene), STOP komanda koja zaustavlja motor, REPORT komanda koja vraća korisniku informaciju o trenutno podešenoj brzini putem SMS-a, ADMIN <+38xxxxxxxx>-Admin nam omogućava da dodamo korisnika u listu ovlašćenih lica koja mogu da upravljaju sistemom. Na prednjoj stani uređaja nalazi se LC displej za prikaz podataka.

 

Uvod

 

  U svetu savremene tehnologije uvek je postojala težnja inženjera da se mogućnosti novih tehnologija implementiraju u postojeće industrijske aplikacije i procese. Niko nije ni pomišljao koliku će popularnost doživeti mobilne telekomunikacije i mobilni telefoni. Uporedo sa razvojem mobilne telefonije razvijale su se i ideje o njenoj upotrebi u industriji. Jedna od takvih ideja koja je sprovedena u delo je uređaj koji moze da vrši monitoring i kontrolu nekog drugog uređaja, u ovom slučaju DC motora, putem GSM mreže,dakle bežično. Kontrola uređaja bežičnim putem je postojala i ranije ali je udaljenost sa koje se moglo kontrolisati bila ograničena. Sa pojavom GSM mreže dobila se mogućnost da sa jednog kraja sveta možete kontrolisati i monitorisati uređaj na drugom kraju sveta.

 

GSM kontroler

 

  Sa pojavom GSM kontrolera omogućen je monitoring i mogućnost daljinskog kontrolisanja različitih sistema. U zavisnosti kako je koncipiran sistem GSM kontroler može da komunicira putem SMS poruka, putem internet sesija preko GPRS protokola ili kao običan modem koristeći GSM mrežu kao medijum za prenos informacija. Posebno se pokazala velika upotrebna vrednost ovakvih GSM kontrolera za monitoring i upravljanje elektromotornim pogonima koji su nepristupačni ili se nalaze u opasnim sredinama (eksplozivne , radioaktivne, fizički nepristupačne, hemijski opasne sredine..). Potreba za ovakvom vrstom uređaja je postojala od kada postoje elektromotorni pogoni, ali je tek sa razvojem tehnologije materijalizovana u obliku GSM kontrolera. U industriji je ovakva vrsta monitoringa i upravljanja poznata pod imenon M2M (machine to machine, machine to mobile ,man to machine, machine to man).

  Na slici 1.prikazan je izsled GSM modema Simens ES 75 [1] koji služi za primanje i slanje SMS poruka kojim se kontroliše rad DC motora.

 

Slika 1. Izgled GSM modema Siemens ES75

 

  Na prednjem panelu nalazi se led dispej, koji služi za signalizaciju rada modema, mesto gde se stavlja SIM kartica i konektor za napajanje. Na zadnjem panelu nalazi se konektor za antenu, mini USB konektor i konektor za RS232 komunikaciju, preko koga modem komunicira sa kontrolerom PIC16F877.

 

  PIC 16F877 spada u 8-bitne mikrokontrolere RISC arhitekture. Izabran je ovaj mikrokontroler zbog njegovih dobrih karakteristika, niske cene i delova koji su bitni za ovaj rad kao što je PWM mod rada i jednostavna RS232 komunikacija.

 

  Komande pomoću kojih se upravlja Simensovim modemom nazivaju se AT – komande. Set komandi koje se najčešće upotrebljavaju  prikazane su u tabeli 1.

  Jednosmerni DC-motori spadaju u rotacione električne mašine kod kojih se vrši pretvaranje električne u mehaničku energiju rotacionog kretanja. Pripadaju dvopobudnim sistemima, jer imaju dva namota, statorski i rotorski.

 

  Iako se jednosmerni motori napajaju iz jednosmernog izvora, oni su po svojoj prirodi naizmenični. Najčešće je magnetni polaritet statora fiksan, dok se polaritet rotora menja mehaničkim putem. Na ovaj način se dobija odgovarajući smer obrtnog polja rotora.

 

  Postupak mehaničkog preusmeravanja naziva se komutacija, a uređaj kojim se ona postiže je komutator. Na komutator su postavljene lamele, koje se okreću zajedno sa rotorom. Jednosmerna struja se dovodi na rotor preko četkica  koje su u kontaktu sa lamelama. Broj lamela je obični neparan da ne bi došlo do kratkog spoja.

 

  Upravljanje jednosmernim motorom u ovom projektu realizovano je preko H-mosta sa N-kanalnim mosfetovima. H-most je projektovan sa strujnom zaštitom pomoću mernog otpornika. Upravljanje H-mosta se vrši pomoću PWM signala, koji generiše mikrokontroler.
 

Blok šema realizovanog uređaja

 

  Uređaj je sastavljen iz više funkcionalnih celina, koje su u vidu blok dijagrama predstavljene na slici 2. Mobilni telefon preko GSM mreže, putem SMS poruka komunicira sa modemom zadavajući mu komande. GSM modem preko RS232 komunikacije putem signala RxD i RxT, koji se prenose preko kola MAX232 (koristi se za prilagođavanje naponskih nivoa), komunicira s kontrolerom PIC 16F877 putem dvosmerne komunikacije.

 

Slika 2. Blok dijagram realizovanog uređaja

 

  Kontroler dešifruje dobijenu poruku i u skladu s tim generiše potrebne signale za drajver DC motora [3]. Pomoću kola za merenje brzine motora kontroler dobija povratnu informaciju o stvarnoj brzini motora [4]. Kontroler istovremeno odgovarajuće parametre prikazuje na LCD displeju i generiše poruku koja se putem GSM modema šalje kao povratna informacija korisniku na mobilni telefon o stvarnoj brzini motora.

 

  Upravljanje jednosmernim motorom realizovano je preko H-mosta sa N-kanalnim mosfetovima [5]. H-most je projektovan sa strujnom zaštitom pomoću mernog otpornika. Upravljanje H-mosta se vrši pomoću PWM signala, koji generiše mikrokontroler.
    
  Uređaj treba da bude projektovan da radi na sledeće komande: START xxxx- gde umesto xxxx stoji brzina kojom želimo da se vrti motor (gornja i donja granica brzina su unapred određene), STOP komanda koja zaustavlja motor, REPORT komanda koja vraća korisniku informaciju o trenutno podešenoj brzini putem SMS-a, ADMIN <+38xxxxxxxx>-Admin nam omogućava da dodamo korisnika u listu ovlašćenih lica koja mogu da upravljaju sistemom.
 

Zaključak

 

  U ovom radu je predstavljena jedna od mogućih realizacija upravljanja brzinom DC motora bežičnim putem. Autori su koristili Simensov modem ES 75 jer se on lako nabavlja i u dosadašnjoj praksi se pokazao pouzdan i kvalitetan. Ovaj modem u kombinaciji sa kontrolerom PIC16F877 čini odličnu celinu za kontrolu raznih uređaja bežičnim putem u šta su se autori uverili radeći na više projekata.   

 

  Rešenje opisano u ovom radu je optimalno u odnosu na odnos kvalitet-cena, koji danas predstavlja jedan od najznačajnijih faktora u inženjerstvu. Sam uređaj je moguće vrlo efikasno modifikovati i za druge namene. Korišćene diskretne komponente ne zahtevaju puno ekonomskih sredstava, a i lako se mogu nabaviti na našem tržištu.

 

Autori:

        Vladimir Rajs, Vladimir Milosavljević, Miloš Slankamenac, Miloš Živanov

        Fakultet tehničkih nauka Novi Sad, Katedra za elektroniku