U današnje vreme sve više smo svedoci da bežični prenos informacija postaje jedan od osnovnih načina upravljanja. U ovom radu opisana je kontrola i upravljanje DC motora putem radio komunikacije. Frekvencija na kojoj se prenose signali je 433 MHz. To je slobodna frekvencija koja služi u industriji za slobodan prenos informacija. Zbog velikog broja korisnika ove frekvencije informacija koja se prenosi je kodovana. Na predajnoj i prijemnoj strani korišćeni su odgovarajući RF moduli i kontroleri za obradu signala i prikaz informacija.
Opis uređaja
Na Slici 1. je prikazana osnovna blok šema ovog uređaja, sa daljinskom kontrolom motora. Upravljačko kolo se koristi za zadavanje željene kontrole, ta informacija se prosleđuje predajniku, koji je emituje. Na prijemnoj strani, informaciju prihvata prijemnik i prosleđuje je kolu koje dobijene podatke obrađuje i upravlja motorom.
Slika 1. Blok šema uređaja
Predajnik za bežično upravljanje motora realizovan je pomoću RF modula AM-RT4-433 i mikrokontrolera Atmel AT89S51. Na prijemnoj strani nalaze se modul AM-HRR30-433 i mikrokontroler dsPIC30F4013. Napajanje predajnika je 5V, dok napajanje prijemika može proizvoljno da se izabere u zavisnosti od motora koji se koriste. Za pokretanje DC motora koristi se driver u integrisanom kolu L298.
Predajnik
Predajnik, odnosno upravljački deo projektovanog rešenja, baziran je na mikrokontroleru Atmel AT89S51. Upotreba mikrokontrolera je upotpunjena dodavanjem upravljačkih tastera (koriste se za povećavanje i smanjivanje brzine motora, kao i za smer obrtanja ), serijske komunikacije sa kompjuterom (slika 2) i mogućnosti oba tipa napajanja: naizmenično ili jednosmerno. Eksterni (opcioni) dodatak idejnog rešenja predajnika, predstavlja LCD displej i napajanje putem USB.
Slika 2. Blok šema upravljačkog dela
Projektovano rešenje predajnika poseduje kolo za serijsku komunikaciju sa PC (slika 3) pomoću kojeg se korisniku nudi mogućnost za upravljanje motorima putem PC. Kolo je realizovano dodavanjem integrisanog kola Maxim MAX232 u DIP16 kucištu sa kojeg su dovedene veze ka pinovima br. 2 i br. 3 na konektoru SUB-DB9 i dalje putem kabela ka PC. Pinovi br. 1 (C1+) i br. 3 (C1-), br. 4 (C2+) i br. 5 (C2-), br. 2 (V+) i br. 16 (Vcc), br. 6 (V-) i br. 15 (GND) na integrisanom kolu MAX232 spojeni su, respektivno, preko elektrolitskih kondenzatora (slika 3).
Slika 3. Kolo za serijsku komunikaciju sa PC
Kolo za RF komunikaciju. Bežična komunikacija između predajnika i prijemnika realizovana je sa predajne strane pomoću RF modula AMRT4-433, na koji su dovedene veze sa pinova br. 10 (RXD) i br. 11 (TXD) mikrokontrolera AT89S51, koji su ujedno povezani i serijskom vezom ka PC. Prosleđivanje komandi može se na taj način vršiti i sa upravljačkih tastera na samoj ploči i direktno sa PC (opcija za neka buduća unapređenja projektnog rešenja). Izlaz signala TXD sa mikrokontrolera doveden je na pin br. 3 (DATA) RF modula AM-RT4-433.
Slika 4. Način povezivanja AMRT4-433
Opciona kola za proširenje. Idejno rešenje od kojeg je nastalo konačno projektno rešenje, poseduje u sebi dodatna kola za opciona proširenja u skladu sa kasnijom potrebom i željama korisnika. Takva kola su: kolo za LCD displej (2×16 karaktera) i kolo za USB napajanje sa PC u slučaju serijske komunikacije sa PC odnosno kontrole i upravljanja direktno sa PC (npr. sa tastature). U tom slučaju ploča predajnika se može napajati i sa PC.
Prijemnik
Prijemnik je baziran na mikrokontroleru Microchip dsPIC30F4013. Upotreba mikrokontrolera je upotpunjena dodavanjem jednog drajvera za dva DC motora namenjenih kretanju/skretanju vozila kao i dodavanjem baterijskog napajanja. Eksterni (opcioni) dodatak idejnog rešenja prijemnika, predstavlja LCD displej (slika 5).
Slika 5. Blok šema realizacije prijemnika
Između motora i mikrokontrolera je potrebno kolo koje upravljačke signale transformiše i na izlazu daje potrebnu struju za motor. Izabran je full-bridge driver L298 koji prema kataloškim specifikacijama radi u opsegu napona od 0- 42V.
U integrisanom kolu L298 su ugrađena dva posebna drajvera A i B i kolo je konstruisano u kucištu Multiwatt15, sa pinovima koji po redu odgovaraju sledećim funkcijama datim u tabeli 1:
Tabela 1. Raspored pinova L298
Izlazi sa kola L298, koji se nalaze na pinovima br. 2 (OUTPUT1) i br. 3 (OUTPUT2), vode se na krajeve prvog DC motora, povezujući se sa četiri diode u paraleli. Takođe izlazi na pinovima br. 13 (OUTPUT3) i br. 14 (OUTPUT4) vode se na krajeve drugog DC motora, preko četiri diode u paraleli (slika 6).
Slika 6. Kolo za upravljanje motorima
Kolo za RF komunikaciju. Bežicna komunikacija između predajnika i prijemnika realizovana je sa prijemne strane pomocu RF modula AMHRR30-433 koji je dovedena veza sa pina br. 16 (U1ARX) mikrokontrolera dsPIC30F4013. Prosleđivanje komandi se na taj način vrši sa pina br. 9 (DATA OUT) ka mikrokontroleru.
Slika 7. Način povezivanja AMHRR30-433
Serijska komunikacija vrši se sa baud rate-om od 1200 bita po sekundi sa zaštitnim kodovanjem u smislu da je potrebno da prijemnik dva puta uzastopno primi istu komandu da bi odreagovao na nju. Podaci se šalju u bajtovima, tako da je svaka komanda poseban bajt. Ovako kodovana 8-bitna serijska komunikacija koja se vrši na frekvenciji od 433 MHz je otpornija na smetnje i smanjuje mogućnost greške pri prijemu. Algoritam serijske komunikacije ovog uređaja je napravljen tako da ima periodično slanje podataka čak iako nijedan od tastera nije za pokretanje nije pritisnut, čime omogućavamo da uvek imamo aktuelne podatke na prijemu o trenutnom stanju sistema.
Zaključak
U ovom radu je predstavljena jedna od mogućih realizacija upravljanja brzinom DC motora bežičnim putem. U pogledu korišćenja komponenti za realizaciju ovog projekta, težilo se što manjem broju, odnosno količini aktivnih i pasivnih komponenti. Ovo je omogućilo da se dodaju i opcione komponente po relativno prihvatljivoj ceni.
Upravo dodavanje opcionih (eksternih) dodataka, celokupnom projektnom rešenju daje mogućnost daljeg unapređenja i usavršavanja, a sve u cilju potpunije funkcionalnosti i ispunjenja nekih novih zahteva od strane korisnika, koji se mogu javiti kasnije.
Rešenje opisano u ovom radu je optimalno u odnosu na odnos kvalitet-cena. Sam uređaj je moguće vrlo efikasno modifikovati. Korišćene diskretne komponente ne zahtevaju puno ekonomskih sredstava, a i lako se mogu nabaviti na našem tržištu.
Autori:
Vladimir Rajs, Vladimir Milosavljevic, Miloš Slankamenac, Miloš Živanov
Fakultet tehničkih nauka Novi Sad, Katedra za elektroniku
