331 |
miho |
1 |
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd"> |
203 |
miho |
2 |
<html> |
|
|
3 |
<head> |
|
|
4 |
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> |
|
|
5 |
<title> DART01A </title> |
|
|
6 |
<meta name="keywords" content="stavebnice MLAB solární vozítko DART"> |
|
|
7 |
<meta name="description" content="Projekt MLAB, solární vozítko DART"> |
|
|
8 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
9 |
<link rel="StyleSheet" href="../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl"> |
381 |
miho |
10 |
<link rel="StyleSheet" href="../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print"> |
211 |
miho |
11 |
<link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../Web/PIC/MLAB.ico"> |
203 |
miho |
12 |
<script type="text/javascript" src="../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script> |
|
|
13 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
14 |
</head> |
|
|
15 |
|
|
|
16 |
<body lang="cs"> |
|
|
17 |
|
|
|
18 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
19 |
<!-- ============== HLAVICKA ============== --> |
|
|
20 |
<div class="Header"> |
|
|
21 |
<script type="text/javascript"> |
|
|
22 |
<!-- |
|
|
23 |
SetRelativePath("../../../../"); |
|
|
24 |
DrawHeader(); |
|
|
25 |
// --> |
|
|
26 |
</script> |
|
|
27 |
<noscript> |
|
|
28 |
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
|
|
29 |
</noscript> |
|
|
30 |
</div> |
|
|
31 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
32 |
|
|
|
33 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
34 |
<!-- ============== MENU ============== --> |
|
|
35 |
<div class="Menu"> |
|
|
36 |
<script type="text/javascript"> |
|
|
37 |
<!-- |
|
|
38 |
SetRelativePath("../../../../"); |
|
|
39 |
DrawMenu(); |
|
|
40 |
// --> |
|
|
41 |
</script> |
|
|
42 |
<noscript> |
|
|
43 |
<p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p> |
|
|
44 |
</noscript> |
|
|
45 |
</div> |
|
|
46 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
47 |
|
|
|
48 |
<!-- ============== TEXT ============== --> |
|
|
49 |
<div class="Text"> |
|
|
50 |
|
|
|
51 |
<p class="Title"> DART01A – solární vozítko s měničem </p> |
|
|
52 |
|
|
|
53 |
<p class=Autor> Milan Horkel </p> |
|
|
54 |
|
|
|
55 |
<p class="Subtitle"> |
|
|
56 |
Popisovaná konstrukce je experimentálním vozítkem pro závody solárních modelů. |
|
|
57 |
Je zde stručně uvedena mechanická konstrukce a konstrukce elektroniky |
|
|
58 |
obsahující měnič a řídící procesor pro řízení měniče a startu vozítka. |
|
|
59 |
</p> |
|
|
60 |
|
|
|
61 |
<p class="Subtitle"> |
205 |
miho |
62 |
<img width="358" height="333" src="Pictures/image001.jpg" |
203 |
miho |
63 |
alt="Celkový pohled"> |
|
|
64 |
<br> |
205 |
miho |
65 |
<img width="228" height="160" src="Pictures/image002.jpg" |
203 |
miho |
66 |
alt="Elektronika ze strany součástí"> |
|
|
67 |
<img width="227" height="148" src="Pictures/image003.jpg" |
|
|
68 |
alt="Elektronika ze strany spojů"> |
|
|
69 |
</p> |
|
|
70 |
|
|
|
71 |
<p> |
|
|
72 |
<a href="../DART01A.cs.pdf"><img class="NoBorder" |
|
|
73 |
src="../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico" |
|
|
74 |
alt="Acrobat"> PDF verze</a> |
|
|
75 |
</p> |
|
|
76 |
|
|
|
77 |
<h1> Technické údaje </h1> |
|
|
78 |
|
|
|
79 |
<table> |
|
|
80 |
<tr> |
|
|
81 |
<th> Parametr </th> |
|
|
82 |
<th> Hodnota </th> |
|
|
83 |
<th> Poznámka </th> |
|
|
84 |
</tr> |
|
|
85 |
<tr> |
|
|
86 |
<td> Napájení </td> |
|
|
87 |
<td> 8ks slunečních článků </td> |
|
|
88 |
<td> cca 65mW </td> |
|
|
89 |
</tr> |
|
|
90 |
<tr> |
|
|
91 |
<td> Akumulační prvek </td> |
|
|
92 |
<td> Kondenzátor 10G/16V </td> |
|
|
93 |
<td> Maximálně do 18V (omezeno ZD) </td> |
|
|
94 |
</tr> |
|
|
95 |
<tr> |
|
|
96 |
<td> Maximální energie </td> |
|
|
97 |
<td> 1.3J / 1.6J </td> |
|
|
98 |
<td> Při 16V / 18V </td> |
|
|
99 |
</tr> |
|
|
100 |
<tr> |
|
|
101 |
<td> Řízení </td> |
|
|
102 |
<td> Procesor PIC16F88 </td> |
|
|
103 |
<td> AD převodník, PWM, SSP, časovač </td> |
|
|
104 |
</tr> |
|
|
105 |
<tr> |
|
|
106 |
<td> Hmotnost </td> |
|
|
107 |
<td> 70g </td> |
|
|
108 |
<td> Z toho elektronika 20g </td> |
|
|
109 |
</tr> |
|
|
110 |
<tr> |
|
|
111 |
<td> Rozměry </td> |
|
|
112 |
<td> 155x115x100mm </td> |
|
|
113 |
<td> Elektronika 49x31x38mm </td> |
|
|
114 |
</tr> |
|
|
115 |
</table> |
|
|
116 |
|
|
|
117 |
<h1> Úvodem </h1> |
|
|
118 |
|
|
|
119 |
<p> |
|
|
120 |
Konstrukce solárního vozítka vyžaduje mnoho experimentování. Vznikla proto robustní |
|
|
121 |
mechanická konstrukce podvozku s oddělitelnými slunečními články a samostatná deska |
|
|
122 |
elektroniky. Většinu ladění a experimentů lze udělat tak, že se na podvozek umístí závaží |
|
|
123 |
odpovídající váze slunečních článků a elektroniky (osvědčila se 9V baterie) a podvozek se |
|
|
124 |
propojí tenkým drátem (lakovaný drát 0.2mm) s elektronikou, která leží na pracovním stole. |
|
|
125 |
Na sluneční články lze svítit obyčejnou stolní lampou, jen je třeba zvolit vhodnou |
|
|
126 |
vzdálenost, aby množství energie odpovídalo soutěžnímu osvětlení. Do místa dojezdu je |
|
|
127 |
vhodné dát polštář aby se podvozek nepotloukl. |
|
|
128 |
</p> |
|
|
129 |
|
|
|
130 |
<p> |
|
|
131 |
Všechna dosavadní solární vozítka (na soutěžích v Ostravě), která nějakým způsobem |
|
|
132 |
akumulovala energii, se snažila nabít přímo ze slunečních článků velký kondenzátor a ten |
|
|
133 |
pak vybít do motoru. Tento proces má dvě úskalí. |
|
|
134 |
</p> |
|
|
135 |
|
|
|
136 |
<p> |
|
|
137 |
Za prvé sluneční články dávají maximální výkon jen při určitém napětí (2.5 až 3V při 8 |
|
|
138 |
článcích dle úrovně osvětlení). Tedy při připojení slunečních článků na vybitý kondenzátor |
|
|
139 |
je většina energie nevyužita (velký proud, ale nepatrné napětí dají nepatrný výkon). |
|
|
140 |
</p> |
|
|
141 |
|
|
|
142 |
<p> |
|
|
143 |
Druhým kamenem úrazu je to, jak dostat co nejvíce energie z kondenzátoru do motoru. Prosté |
|
|
144 |
připojení motoru je velmi neefektivní, mnohem výhodnější je postupný rozjezd. V autě se |
|
|
145 |
také nerozjíždíme na pětku i když nakonec chceme jet co nejrychleji. Komplikací je i ta |
|
|
146 |
skutečnost, že část energie v kondenzátoru zbývá nevyužita, protože napětí na kondenzátoru |
|
|
147 |
neklesne na nulu. |
|
|
148 |
</p> |
|
|
149 |
|
|
|
150 |
<h2> Koncepce řešení </h2> |
|
|
151 |
|
|
|
152 |
<p> |
|
|
153 |
První problém lze v podstatě bezezbytku vyřešit tím, že mezi baterii slunečních článků a |
|
|
154 |
akumulační kondenzátor umístíme měnič, který řídíme tak, aby bylo na slunečních článcích |
|
|
155 |
optimální napětí. Zaplatíme za to tím, že se část energie ztratí v měniči (účinnost cca |
|
|
156 |
80%) a část energie spotřebuje procesor na řízení měniče (cca 1mA). Procesor ale stejně |
|
|
157 |
potřebujeme, protože to je nejsnazší způsob jak zajistit start vozítka v definovaném čase |
|
|
158 |
(dle pravidel 15s). |
|
|
159 |
</p> |
|
|
160 |
|
|
|
161 |
<p> |
|
|
162 |
Energii z akumulačního kondenzátoru přivedeme do motoru „po kouskách“ tak, že při rozjezdu |
|
|
163 |
budeme nejprve krátce spínat proud do motoru a během rozjezdu budeme postupně přidávat. |
|
|
164 |
Bohužel část energie v kondenzátoru zůstane nevyužita (napětí neklesne k nule). Aby tato |
|
|
165 |
část byla co nejmenší, je vhodné volit kondenzátor raději menší kapacity ale na větší |
|
|
166 |
napětí. Napětí je omezeno hlavně průrazným napětím použitých tranzistorů. |
|
|
167 |
</p> |
|
|
168 |
|
|
|
169 |
<h2> Dosažené výsledky </h2> |
|
|
170 |
|
|
|
171 |
<p> |
|
|
172 |
Předběžné dosažené výsledky ukazují, že solární vozítko je schopné konkurovat nejlepším |
|
|
173 |
konstrukcím z předchozích ročníků soutěže. Zvýšená spotřeba elektroniky a její hmotnost je |
|
|
174 |
s rezervou vyvážena lepším využitím energie ze slunečních článků. |
|
|
175 |
</p> |
|
|
176 |
|
|
|
177 |
<h1> Mechanická konstrukce </h1> |
|
|
178 |
|
|
|
179 |
<p> |
|
|
180 |
Mechanická konstrukce se skládá ze 3 částí: |
|
|
181 |
</p> |
|
|
182 |
|
|
|
183 |
<table> |
|
|
184 |
<tr> |
|
|
185 |
<th> Část </th> |
|
|
186 |
<th> Hmotnost </th> |
|
|
187 |
<th> Celkem </th> |
|
|
188 |
</tr> |
|
|
189 |
<tr> |
|
|
190 |
<td> Podvozek s motorem </td> |
|
|
191 |
<td> 35g </td> |
|
|
192 |
<td rowspan="3"> 69g </td> |
|
|
193 |
</tr> |
|
|
194 |
<tr> |
|
|
195 |
<td> Panel slunečních článků </td> |
|
|
196 |
<td> 14g </td> |
|
|
197 |
</tr> |
|
|
198 |
<tr> |
|
|
199 |
<td> Elektronika </td> |
|
|
200 |
<td> 20g (z toho kondenzátor 13g) </td> |
|
|
201 |
</tr> |
|
|
202 |
</table> |
|
|
203 |
|
|
|
204 |
<p> |
|
|
205 |
Podvozek je samostatný stavební prvek a panel slunečních článků je k němu připevněn pomocí |
|
|
206 |
stojin z hliníkové trubičky Ø3mm, které lze oddělit jak od podvozku, tak i od panelu |
|
|
207 |
slunečních článků. Elektronika je připevněna pomocí gumičky. |
|
|
208 |
</p> |
|
|
209 |
|
|
|
210 |
<h2> Podvozek </h2> |
|
|
211 |
|
|
|
212 |
<p> |
|
|
213 |
Podvozek je slepený z balzového dřeva a smrkových latiček. Provedení je určeno použitým |
|
|
214 |
motorem a převody. Motor i převody pochází z nefunkční CD ROM mechaniky. Podvozek byl |
|
|
215 |
stavěn spíše robustní aby něco vydržel a jistě by jej bylo možné odlehčit. |
|
|
216 |
</p> |
|
|
217 |
|
|
|
218 |
<p> |
|
|
219 |
Kola (standardní modelářská) jsou spolu s velkým ozubeným kolem převodu nasazena (a |
|
|
220 |
přilepena) na osu, kterou tvoří hliníková trubička Ø3mm. Na ose jsou dále přilepena |
|
|
221 |
2 kuličková ložiska, za která je náprava uchycena do podvozku (ložiska nejsou k podvozku |
|
|
222 |
přilepena). Ložiska pocházejí ze starého pevného disku. |
|
|
223 |
</p> |
|
|
224 |
|
|
|
225 |
<p> |
|
|
226 |
Přední kolo má pneumatiku z malého modelářského kolečka a náboj tvoří opět malé kuličkové |
|
|
227 |
ložisko s osou z hliníkové trubičky. Kolečko musí být dobře připevněno k podvozku, aby se |
|
|
228 |
neulomilo při tvrdém dojezdu. |
|
|
229 |
</p> |
|
|
230 |
|
|
|
231 |
<p> |
|
|
232 |
Stojiny jsou zasunuty v trubičkách z hnědé papírové lepenky. Tyto trubičky jsou epoxidovým |
|
|
233 |
lepidlem zalepeny do podvozku. Podrobnosti jsou patrné z přiložených obrázků. |
|
|
234 |
</p> |
|
|
235 |
|
|
|
236 |
<p> |
|
|
237 |
<img width="268" height="189" src="Pictures/image004.jpg" |
|
|
238 |
alt="Podvozek, pohled zhora"> |
|
|
239 |
<img width="170" height="190" src="Pictures/image005.jpg" |
|
|
240 |
alt="Převodovka"> |
|
|
241 |
<img width="143" height="188" src="Pictures/image006.jpg" |
|
|
242 |
alt="Přední kolo"> |
|
|
243 |
</p> |
|
|
244 |
|
|
|
245 |
<h2> Panel slunečních článků </h2> |
|
|
246 |
|
|
|
247 |
<p> |
|
|
248 |
Sluneční články jsou velmi křehké a je tedy nezbytné náležitě je chránit před poškozením. |
|
|
249 |
Ke každému článku jsou zespoda připájeny 2 tenké dráty za které jsou přichyceny k podložce |
|
|
250 |
z 1mm balzy. Okraj podložky je zpevněn latičkami 2x3mm. Vpředu a vzadu jsou přilepené |
|
|
251 |
trubičky z papírové lepenky pro nasazení panelu na stojky. Všechny články jsou zapojené v |
|
|
252 |
sérii a vývod je opatřen kablíkem s konektorem. |
|
|
253 |
</p> |
|
|
254 |
|
|
|
255 |
<p> |
|
|
256 |
<img width="209" height="189" src="Pictures/image007.jpg" |
|
|
257 |
alt="Solární články"> |
|
|
258 |
<img width="105" height="188" src="Pictures/image008.jpg" |
|
|
259 |
alt="Připevnění stojin"> |
|
|
260 |
</p> |
|
|
261 |
|
|
|
262 |
<h1> Elektronika </h1> |
|
|
263 |
|
|
|
264 |
<h2> Blokové schéma </h2> |
|
|
265 |
|
|
|
266 |
<p> |
|
|
267 |
<img width="465" height="227" src="Pictures/image009.gif" |
|
|
268 |
alt="Blokové schéma"> |
|
|
269 |
</p> |
|
|
270 |
|
|
|
271 |
<p> |
|
|
272 |
Srdcem elektroniky je jednočipový procesor PIC16F88, který zajišťuje kompletní řízení jak |
|
|
273 |
měniče (pomocí PWM jednotky a AD převodníku) tak i rozjezdu (pomocí SSP jednotky). |
|
|
274 |
</p> |
|
|
275 |
|
|
|
276 |
<p> |
|
|
277 |
Napájení zajišťuje panel slunečních článků. Získaná energie se měničem střídá do |
|
|
278 |
akumulačního kondenzátoru, odkud se pak spínačem motoru využívá pro rozjezd vozítka. |
|
|
279 |
</p> |
|
|
280 |
|
|
|
281 |
<p> |
|
|
282 |
K procesoru jsou připojeny 2 odporové trimry, jejichž nastavení lze přečíst pomocí AD |
|
|
283 |
převodníku a mohou se použít pro nastavení parametrů řídících algoritmů. Přepínač slouží |
|
|
284 |
pro výběr až 4 různých řídících algoritmů. |
|
|
285 |
</p> |
|
|
286 |
|
|
|
287 |
<p> |
|
|
288 |
Pro ladění je možné k elektronice připojit pomocný terminál s dvouřádkovým LCD displejem |
|
|
289 |
pro průběžné zobrazování nastavených parametrů. |
|
|
290 |
</p> |
|
|
291 |
|
|
|
292 |
<h2> Energetická bilance </h2> |
|
|
293 |
|
|
|
294 |
<p> |
|
|
295 |
Zdrojem energie je sada 8ks slunečních článků 25x50mm zapojených do série, které poskytnou |
|
|
296 |
při soutěžním osvětlení cca 60mW výkonu. Maximální výkon lze z článků získat při takovém |
|
|
297 |
zatížení, při kterém je na nich napětí 2.5 až 3V. Tato velikost napětí je výhodná i tím, že |
|
|
298 |
se dá bez úprav použít pro napájení řídícího procesoru (PIC16F88). |
|
|
299 |
</p> |
|
|
300 |
|
|
|
301 |
<p> |
|
|
302 |
Na startu je možno 15s akumulovat energii. Za tyto dobu poskytnou články cca 0.9J energie. |
|
|
303 |
Vlastní spotřeba procesoru (1mA) je jen malou částí a nebudeme ji dále uvažovat. Akumulační |
|
|
304 |
kondenzátor 10G/16V se touto energií nabije ideálně na cca 13.4V. Vzhledem k tomu že měnič |
|
|
305 |
má ztráty, bude na kondenzátoru napětí o něco menší. Teoreticky se do uvažovaného |
|
|
306 |
kondenzátoru vejde až 1.28J při 16V a máme tedy i dostatečnou rezervu (více světla, lepší |
|
|
307 |
články a podobně). |
|
|
308 |
</p> |
|
|
309 |
|
|
|
310 |
<p> |
|
|
311 |
<img width="137" height="41" src="Pictures/image010.gif" |
|
|
312 |
alt="Vzorec E = 0.5 * C * U * U"> |
|
|
313 |
</p> |
|
|
314 |
|
|
|
315 |
<p> |
|
|
316 |
<img width="129" height="47" src="Pictures/image011.gif" |
|
|
317 |
alt="Vzorec U = sqrt( 2 * E / C )"> |
|
|
318 |
</p> |
|
|
319 |
|
|
|
320 |
<h2> Měnič </h2> |
|
|
321 |
|
|
|
322 |
<p> |
|
|
323 |
Používáme blokující měnič, který má ideální vlastnosti pro uvažovanou aplikaci. Umožňuje |
|
|
324 |
totiž transformovat energii ze vstupního napětí jak směrem dolu (když je akumulační |
|
|
325 |
kondenzátor vybitý) tak i směrem nahoru (když je akumulační kondenzátor nabitý). Velikost |
|
|
326 |
výstupního napětí není principielně omezena a aby nedošlo k proražení spínacího tranzistoru |
|
|
327 |
nebo akumulačního kondenzátoru je na výstupu měniče zařazena ochranná Zenerova dioda 16V |
|
|
328 |
nebo 18V. |
|
|
329 |
</p> |
|
|
330 |
|
|
|
331 |
<p> |
|
|
332 |
<img width="378" height="155" src="Pictures/image012.gif" |
|
|
333 |
alt="Principální schéma měniče"> |
|
|
334 |
</p> |
|
|
335 |
|
|
|
336 |
<p> |
|
|
337 |
Po sepnutí tranzistoru Q se objeví napájecí napětí na primárním vinutí transformátoru a |
|
|
338 |
začne postupně lineárně narůstat proud primárním vinutím a dochází k ukládání energie v |
|
|
339 |
podobě magnetického pole cívky. |
|
|
340 |
</p> |
|
|
341 |
|
|
|
342 |
<p> |
|
|
343 |
<img width="147" height="41" src="Pictures/image013.gif" |
|
|
344 |
alt="Vzorec i(t) = U * t / L"> |
|
|
345 |
</p> |
|
|
346 |
|
|
|
347 |
<p> |
|
|
348 |
<img width="133" height="41" src="Pictures/image014.gif" |
|
|
349 |
alt="Vzorec E = 0.5 L * I * I"> |
|
|
350 |
</p> |
|
|
351 |
|
|
|
352 |
<p> |
|
|
353 |
Množství uložené energie je úměrné t<sup>2</sup> času sepnutí spínače Q protože proud je |
|
|
354 |
úměrný času t. |
|
|
355 |
</p> |
|
|
356 |
|
|
|
357 |
<p> |
|
|
358 |
Současně plynulý nárůst proudu způsobí, že se na sekundárním vinutí objeví konstantní |
|
|
359 |
napětí shodné velikosti jako na primárním vinutí (primární i sekundární vinutí mají shodný |
|
|
360 |
počet závitů). Kladný pól tohoto napětí je u tečky protože kladný pól napětí na primárním |
|
|
361 |
vinutí je také u tečky. Sekundární vinutí je zapojeno tak, že dioda D je uzavřena a |
|
|
362 |
sekundárním vinutím neteče proud. |
|
|
363 |
</p> |
|
|
364 |
|
|
|
365 |
<p> |
|
|
366 |
V okamžiku rozpojení spínače Q přestává téci proud primárním vinutím a transformátor vrací |
|
|
367 |
naakumulovanou energii přes diodu D do akumulačního kondenzátoru C. Napětí na sekundárním |
|
|
368 |
vinutí je dáno napětím na kondenzátoru C (plus úbytek na diodě D) a napětí na primárním |
|
|
369 |
vinutí je opět zhruba shodné. Tranzistor Q je namáhán napětím rovným součtu napájecího |
|
|
370 |
napětí a napětí na akumulačním kondenzátoru. |
|
|
371 |
</p> |
|
|
372 |
|
|
|
373 |
<p> |
|
|
374 |
Následující průběhy orientačně zobrazují průběh buzení tranzistoru, napětí na primárním |
|
|
375 |
vinutí (na sekundárním je vždy stejné) a proudy primárním a sekundárním vinutím. |
|
|
376 |
</p> |
|
|
377 |
|
|
|
378 |
<p> |
|
|
379 |
<img width="373" height="181" src="Pictures/image015.gif" |
|
|
380 |
alt="Časové průběhy napětí a proudu"> |
|
|
381 |
</p> |
|
|
382 |
|
|
|
383 |
<p> |
|
|
384 |
Množství energie v každém cyklu je dáno t<sup>2</sup> doby sepnutí spínače. Tato doba je |
|
|
385 |
řízena procesorem tak, aby se udržovalo optimální napětí na slunečních článcích. Při |
|
|
386 |
poklesu napětí pod nastavenou mez se zkracuje doba sepnutí a naopak. |
|
|
387 |
</p> |
|
|
388 |
|
|
|
389 |
<p> |
|
|
390 |
Aby měl měnič dobrou účinnost (cca 80%) je nezbytné zajistit, aby se jádro transformátoru |
|
|
391 |
nepřebuzovalo. Toho se docílí tím, že jádro má vzduchovou mezeru. V měniči je použito |
|
|
392 |
toroidní jádro Ø10mm z hmoty H22 (nízkofrekvenční hmota). Jádro se oparně přelomí na 2 poloviny |
|
|
393 |
a mezi ně se vloží papírová samolepka. Pak se vnitřní a vnější průměr jádra oblepí papírovou |
|
|
394 |
samolepkou, aby jádro drželo pohromadě. Protože je hmota H22 elektricky vodivá, slouží papír |
|
|
395 |
současně i jako ochrana proti zkratu vinutí na ostrých hranách jádra. Je možné použít i jádra |
|
|
396 |
E z budícího transformátoru ze spínaného zdroje pro PC nebo z vyřazeného monitoru. Výhoda |
|
|
397 |
toroidu je pouze v jeho o něco menší hmotnosti. |
|
|
398 |
</p> |
|
|
399 |
|
|
|
400 |
<p> |
|
|
401 |
Vinutí se vine bifilárně 2x70 závitů drátem o Ø0.2mm. Obě vinutí se tedy vinou najednou lehce |
|
|
402 |
zkrouceným párem vodičů. Při zapojování je třeba správně zapojit začátky a konce vinutí. |
|
|
403 |
Začátky vinutí jsou ve schématu označeny tečkou. |
|
|
404 |
</p> |
|
|
405 |
|
|
|
406 |
<p> |
|
|
407 |
Indukčnost vinutí volíme tak, aby při buzení PWM na úrovni cca 30% tekl do měniče jmenovitý |
|
|
408 |
proud. Pokud teče proud moc malý je indukčnost příliš velká a naopak. Současně |
|
|
409 |
zkontrolujeme dosaženou účinnost. Pokud je menší než asi 75% je něco špatně (nevhodné |
|
|
410 |
jádro, malá nebo žádná vzduchová mezera, mizerná výstupní dioda, málo sepnutý tranzistor a |
|
|
411 |
podobně). |
|
|
412 |
</p> |
|
|
413 |
|
|
|
414 |
<h3> Volba součástek </h3> |
|
|
415 |
|
|
|
416 |
<p> |
|
|
417 |
Tranzistor Q – použijeme výkonový FET s prahovým napětím cca 2V pro proud cca 5A. Takové |
|
|
418 |
tranzistory se vyskytují na mainboardech (zejména notebooků) nebo v LiIon bateriích do |
|
|
419 |
mobilních telefonů. Někdy bývají dvojité (ale mohou mít nevhodně zapojené vývody). V |
|
|
420 |
současné době se již dají podobné tranzistory v pouzdru SO8 koupit. |
|
|
421 |
</p> |
|
|
422 |
|
|
|
423 |
<p> |
|
|
424 |
Dioda D – použijeme Schottkyho diodu na cca 5A. Velmi pěkně funguje SB540 ale je trochu |
|
|
425 |
větší než použitý SMD typ. |
|
|
426 |
</p> |
|
|
427 |
|
|
|
428 |
<h2> Rozjezd </h2> |
|
|
429 |
|
|
|
430 |
<p> |
|
|
431 |
Aby se co nejvíce pracně získané energie z akumulačního kondenzátoru dostalo do motoru je |
|
|
432 |
třeba provádět plynulý rozjezd. Prosté připojení motoru vede k nevalným výsledkům. |
|
|
433 |
</p> |
|
|
434 |
|
|
|
435 |
<p> |
|
|
436 |
<img width="236" height="185" src="Pictures/image016.gif" |
|
|
437 |
alt="Principální zapojení rozjezdu"> |
|
|
438 |
</p> |
|
|
439 |
|
|
|
440 |
<p> |
|
|
441 |
Rozjezd zajistíme postupným spínáním tranzistoru Q nejprve na kratičkou dobu a postupně |
|
|
442 |
dobu sepnutí prodlužujeme až nakonec zůstane tranzistor trvale sepnutý. K impulsnímu buzení |
|
|
443 |
používáme jednotku SSP procesoru (synchronní komunikační jednotka), která umožňuje vysílat |
|
|
444 |
sériově datová slova (8 bitů). Je tak snadné vysílat buď jen jednu jedničku nebo až 7 |
|
|
445 |
jedniček. |
|
|
446 |
</p> |
|
|
447 |
|
|
|
448 |
<p> |
|
|
449 |
<img width="323" height="199" src="Pictures/image017.gif" |
|
|
450 |
alt="Průběhy při rozjezdu"> |
|
|
451 |
</p> |
|
|
452 |
|
|
|
453 |
<p> |
|
|
454 |
Dioda D je zde nepostradatelnou součástkou a bez ní to nejede. Při sepnutí roste lineárně |
|
|
455 |
proud motorem (je to konec konců cívka) a při rozpojení je potřeba, aby mohl proud téci i |
|
|
456 |
nadále. Jinak hrozí proražení spínacího tranzistoru. Dioda umožňuje proudu pokračovat v |
|
|
457 |
průchodu motorem i po rozpojení tranzistoru. Proud tekoucí motorem je zdrojem jeho „síly“, |
|
|
458 |
tedy točivého momentu. |
|
|
459 |
</p> |
|
|
460 |
|
|
|
461 |
<p> |
|
|
462 |
Jako optimální se jeví „řazení“ po 50 až 80ms. Opakovací frekvence rozjezdu je cca 7KHz. |
|
|
463 |
</p> |
|
|
464 |
|
|
|
465 |
<h1> Schéma </h1> |
|
|
466 |
|
|
|
467 |
<p> |
|
|
468 |
<img width="642" height="783" src="Pictures/image018.gif" |
|
|
469 |
alt="Celkové schéma"> |
|
|
470 |
</p> |
|
|
471 |
|
|
|
472 |
<p> |
|
|
473 |
Zenerova dioda D1 chrání procesor před přepětím a přepólováním. Zenerova dioda D4 chrání |
|
|
474 |
akumulační kondenzátor a spínací tranzistory (oba) před příliš vysokým napětím. |
|
|
475 |
</p> |
|
|
476 |
|
|
|
477 |
<p> |
|
|
478 |
Odpory R2 a R4 zajišťují vypnutý klidový stav tranzistorů Q1A a Q1B. Odpory R1 a R3 spolu s |
|
|
479 |
diodami D5 a D6 zajišťují ochranu procesoru proti záporným špičkám od spínacích tranzistorů |
|
|
480 |
(způsobených nezanedbatelnou kapacitou mezi D a G elektrodami výkonových FET tranzistorů). |
|
|
481 |
</p> |
|
|
482 |
|
|
|
483 |
<p> |
|
|
484 |
Dioda D2 je výstupní diodou měniče a dioda D3 je ochrannou diodou obvodů rozjezdu motoru. |
|
|
485 |
Pro zlepšení účinnosti je možné tyto diody buď vybrat (minimální úbytek v propustném směru) |
|
|
486 |
nebo zdvojit. |
|
|
487 |
</p> |
|
|
488 |
|
|
|
489 |
<p> |
|
|
490 |
Kondenzátor C4 je akumulačním kondenzátorem. Je volen s ohledem na optimální poměr množství |
|
|
491 |
uložené energie k jeho hmotnosti. Je zajímavé, že kondenzátor 10G/10V je stejně velký (tedy |
|
|
492 |
nevýhodný). Rozměry kondenzátorů se neustále, je tedy třeba pořídit kondenzátor co |
|
|
493 |
nejnovější. |
|
|
494 |
</p> |
|
|
495 |
|
|
|
496 |
<p> |
|
|
497 |
Procesor běží z vnitřního RC oscilátoru (na kmitočtu 4MHz). Tlačítko SW1 umožňuje aktivovat |
|
|
498 |
jeho reset. Konektor J7 slouží k programování procesoru. J5 je piezo element, který se |
|
|
499 |
používá pro akustickou indikaci, že nastal reset. |
|
|
500 |
</p> |
|
|
501 |
|
|
|
502 |
<p> |
|
|
503 |
P1 a P2 slouží pro nastavování parametrů algoritmů. Jejich nastavení se čte pomocí AD |
|
|
504 |
převodníku. Přepínač SW2 slouží pro volbu jednoho ze čtyř algoritmů. Odpory R8 a R9 |
|
|
505 |
zajišťují, že se při programování procesoru nezkratují programovací vodiče na zem. |
|
|
506 |
</p> |
|
|
507 |
|
|
|
508 |
<p> |
|
|
509 |
Tranzistor Q2 slouží jako výstupní tranzistor sériové linky pomocí níž procesor vysílá |
|
|
510 |
výstupní data (na jednoduchý terminál s dvouřádkovým LCD displejem). Používá se při ladění. |
|
|
511 |
Zvolené řešení zajišťuje, že připojený terminál (displej) nemá žádný vliv na spotřebu |
|
|
512 |
elektroniky. |
|
|
513 |
</p> |
|
|
514 |
|
|
|
515 |
<p> |
|
|
516 |
Pro zajištění optimálního napětí na slunečních článcích je třeba měřit velikost napájecího |
|
|
517 |
napětí. Toho se docílí srovnáním napájecího napětí a napětím na referenční diodě U2 na |
|
|
518 |
které je standardně 1.25V. Napájení referenční diody se zapíná jen po dobu měření (z portu |
|
|
519 |
RA4 přes R7). |
|
|
520 |
</p> |
|
|
521 |
|
|
|
522 |
<p> |
|
|
523 |
<i> |
|
|
524 |
Důležitou součástkou je C5. Bez tohoto kondenzátoru se může elektronika dostat do |
|
|
525 |
naprosto nefunkčního stavu ze kterého se nedostane ani tlačítkem reset. Mechanismus |
|
|
526 |
zablokování spočívá v tom, že při poklesu napájení pod mez při které procesor přestává |
|
|
527 |
fungovat a současně je PWM výstup ve stavu H zůstává klopný obvod PWM výstupu procesoru ve |
|
|
528 |
stavu H. K udržení tohoto stavu stačí pár desetin voltů napájení a při opětovném nárůstu |
|
|
529 |
napájení se současně spíná tranzistor Q1A, který v této situaci vytváří zkrat na napájení. |
|
|
530 |
Napájecí napětí pak není schopno překonat prahové napětí tranzistoru Q1A (cca 0.8V). Při |
|
|
531 |
takhle nízkém napětí signál reset ještě nefunguje. |
|
|
532 |
</i> |
|
|
533 |
</p> |
|
|
534 |
|
|
|
535 |
<h1> Osazení a oživení </h1> |
|
|
536 |
|
|
|
537 |
<h2> Osazení </h2> |
|
|
538 |
|
|
|
539 |
<p> |
|
|
540 |
Plošný spoj je vhodné vyrobit z co nejtenčího materiálu aby byl co nejlehčí. Poněkud |
|
|
541 |
obtížnější je jen připájení miniaturního tranzistoru Q1. Piezo element je přilepen ze |
|
|
542 |
strany součástek pomocí mezikruží z oboustranně lepicí samolepky. Aby bylo piezo element |
|
|
543 |
lépe slyšet, vyvrtá se pod ním otvor o průměru Ø2mm. Pozor na polaritu vinutí |
|
|
544 |
transformátoru. |
|
|
545 |
</p> |
|
|
546 |
|
|
|
547 |
<p> |
|
|
548 |
<img width="516" height="327" src="Pictures/image019.jpg" |
|
|
549 |
alt="Osazovák, strana spojů"> |
|
|
550 |
<img width="516" height="326" src="Pictures/image020.jpg" |
|
|
551 |
alt="Osazovák, strana součástí"> |
|
|
552 |
</p> |
|
|
553 |
|
|
|
554 |
<table class="Soupiska"> |
|
|
555 |
<tr> |
|
|
556 |
<th colspan="2"> Odpory </th> |
|
|
557 |
<td></td> |
|
|
558 |
<th colspan="2"> Tranzistory </th> |
|
|
559 |
</tr> |
|
|
560 |
<tr> |
|
|
561 |
<td> R1,R3,R6 </td> |
|
|
562 |
<td> 100 </td> |
|
|
563 |
<td></td> |
|
|
564 |
<td> Q1 </td> |
|
|
565 |
<td> Si17904DN </td> |
|
|
566 |
</tr> |
|
|
567 |
<tr> |
|
|
568 |
<td> R8,R9 </td> |
|
|
569 |
<td> 1k </td> |
|
|
570 |
<td></td> |
|
|
571 |
<td> Q2 </td> |
|
|
572 |
<td> 2N7002SMD </td> |
|
|
573 |
</tr> |
|
|
574 |
<tr> |
|
|
575 |
<td> R5,R7 </td> |
|
|
576 |
<td> 10k </td> |
|
|
577 |
<td></td> |
|
|
578 |
<th colspan="2"> Integrované obvody </th> |
|
|
579 |
</tr> |
|
|
580 |
<tr> |
|
|
581 |
<td> R2,R4 </td> |
|
|
582 |
<td> 100k </td> |
|
|
583 |
<td></td> |
|
|
584 |
<td> U1 </td> |
|
|
585 |
<td> PIC16F88/SO </td> |
|
|
586 |
</tr> |
|
|
587 |
<tr> |
|
|
588 |
<th colspan="2"> Odporové trimry </th> |
|
|
589 |
<td></td> |
|
|
590 |
<td> U2 </td> |
|
|
591 |
<td> LM385-1.2_SO8 </td> |
|
|
592 |
</tr> |
|
|
593 |
<tr> |
|
|
594 |
<td> P1,P2 </td> |
|
|
595 |
<td> 100k </td> |
|
|
596 |
<td></td> |
|
|
597 |
<th colspan="2"> Mechanické součástky </th> |
|
|
598 |
</tr> |
|
|
599 |
<tr> |
|
|
600 |
<th colspan="2"> Keramické kondenzátory </th> |
|
|
601 |
<td></td> |
|
|
602 |
<td> J1 </td> |
|
|
603 |
<td> BAT </td> |
|
|
604 |
</tr> |
|
|
605 |
<tr> |
|
|
606 |
<td> C7,C8 </td> |
|
|
607 |
<td> 10nF </td> |
|
|
608 |
<td></td> |
|
|
609 |
<td> J2,J3,J6 </td> |
|
|
610 |
<td> JUMP2 </td> |
|
|
611 |
</tr> |
|
|
612 |
<tr> |
|
|
613 |
<td> C5,C6 </td> |
|
|
614 |
<td> 100nF </td> |
|
|
615 |
<td></td> |
|
|
616 |
<td> J4 </td> |
|
|
617 |
<td> MOTOR </td> |
|
|
618 |
</tr> |
|
|
619 |
<tr> |
|
|
620 |
<td> C2,C3 </td> |
|
|
621 |
<td> 4uF/16V </td> |
|
|
622 |
<td></td> |
|
|
623 |
<td> J5 </td> |
|
|
624 |
<td> PIEZO </td> |
|
|
625 |
</tr> |
|
|
626 |
<tr> |
|
|
627 |
<th colspan="2"> Elektrolytické kondenzátory </th> |
|
|
628 |
<td></td> |
|
|
629 |
<td> J7 </td> |
|
|
630 |
<td> PIC_ISP </td> |
|
|
631 |
</tr> |
|
|
632 |
<tr> |
|
|
633 |
<td> C1 </td> |
|
|
634 |
<td> 1000uF/6.3V </td> |
|
|
635 |
<td></td> |
|
|
636 |
<td> SW1 </td> |
|
|
637 |
<td> P-B1720 </td> |
|
|
638 |
</tr> |
|
|
639 |
<tr> |
|
|
640 |
<td> C4 </td> |
|
|
641 |
<td> 10G/16V </td> |
|
|
642 |
<td></td> |
|
|
643 |
<td> SW2 </td> |
|
|
644 |
<td> SMDSW2 </td> |
|
|
645 |
</tr> |
|
|
646 |
<tr> |
|
|
647 |
<th colspan="2"> Indukčnosti </th> |
|
|
648 |
<td></td> |
|
|
649 |
<td></td> |
|
|
650 |
<td></td> |
|
|
651 |
</tr> |
|
|
652 |
<tr> |
|
|
653 |
<td> TR1 </td> |
|
|
654 |
<td> L-TR-1P1S_DOT </td> |
|
|
655 |
<td></td> |
|
|
656 |
<td></td> |
|
|
657 |
<td></td> |
|
|
658 |
</tr> |
|
|
659 |
<tr> |
|
|
660 |
<th colspan="2"> Diody </th> |
|
|
661 |
<td></td> |
|
|
662 |
<td></td> |
|
|
663 |
<td></td> |
|
|
664 |
</tr> |
|
|
665 |
<tr> |
|
|
666 |
<td> D1 </td> |
|
|
667 |
<td> BZV55C5.6SMD </td> |
|
|
668 |
<td></td> |
|
|
669 |
<td></td> |
|
|
670 |
<td></td> |
|
|
671 |
</tr> |
|
|
672 |
<tr> |
|
|
673 |
<td> D2,D3 </td> |
|
|
674 |
<td> SK54ASMD </td> |
|
|
675 |
<td></td> |
|
|
676 |
<td></td> |
|
|
677 |
<td></td> |
|
|
678 |
</tr> |
|
|
679 |
<tr> |
|
|
680 |
<td> D4 </td> |
|
|
681 |
<td> BZV55C18SMD </td> |
|
|
682 |
<td></td> |
|
|
683 |
<td></td> |
|
|
684 |
<td></td> |
|
|
685 |
</tr> |
|
|
686 |
<tr> |
|
|
687 |
<td> D5,D6 </td> |
|
|
688 |
<td> BAT48SMD </td> |
|
|
689 |
<td></td> |
|
|
690 |
<td></td> |
|
|
691 |
<td></td> |
|
|
692 |
</tr> |
|
|
693 |
</table> |
|
|
694 |
|
|
|
695 |
<h2> Oživení </h2> |
|
|
696 |
|
|
|
697 |
<p> |
|
|
698 |
Po naprogramování by měl procesor po každém resetu pípnout. Při oživování se používají |
|
|
699 |
testovací algoritmy programového vybavení. Na výstup RS232 je vhodné připojit pomocný |
|
|
700 |
terminál tvořený procesorem PIC s dvouřádkovým LCD displejem. Dále jsou k oživování |
|
|
701 |
nezbytné běžné multimetry (současné měření vstupního napětí a proudu a výstupního napětí na |
|
|
702 |
definované zátěži) a laboratorní zdroj. Velmi užitečným nástrojem je též osciloskop pro |
|
|
703 |
kontrolu průběhů. |
|
|
704 |
</p> |
|
|
705 |
|
|
|
706 |
<p> |
|
|
707 |
Při napájení z laboratorního zdroje je třeba omezit napájecí proud. Zejména algoritmy 0 a |
|
|
708 |
3, které se snaží udržet definované napětí na slunečních článcích mohou vést k přetížení |
|
|
709 |
měniče (spálení cívky nebo tranzistoru). |
|
|
710 |
</p> |
|
|
711 |
|
|
|
712 |
<h1> LCD terminál </h1> |
|
|
713 |
|
|
|
714 |
<p> |
|
|
715 |
LCD terminál se připojuje na konektor J6 elektroniky a průběžně zobrazuje to, co |
|
|
716 |
elektronika posílá po sérové lince. Terminál lze snadno sestavit z procesorového modulu s |
|
|
717 |
procesorem PIC16F84 a z modulu s dvouřádkovým LCD displejem. Po překladu programu terminálu |
|
|
718 |
lze samozřejmě použít i jiný procesor. |
|
|
719 |
</p> |
|
|
720 |
|
|
|
721 |
<p> |
|
|
722 |
Komunikační rychlost je 9600Bd bez potvrzování přenosu, 8 datových bitů, 1 stop bit, |
|
|
723 |
polarita inverzní (nastavuje se ve zdrojovém kódu). |
|
|
724 |
</p> |
|
|
725 |
|
|
|
726 |
<p> |
|
|
727 |
<img width="642" height="316" src="Pictures/image021.gif" |
|
|
728 |
alt="Schéma terminálu"> |
|
|
729 |
</p> |
|
|
730 |
|
|
|
731 |
<p> |
|
|
732 |
Připojení LCD displeje shrnuje následující přehled: |
|
|
733 |
</p> |
|
|
734 |
|
|
|
735 |
<table> |
|
|
736 |
<tr> |
|
|
737 |
<td> RB4 </td> |
|
|
738 |
<td> LCD_DB4 </td> |
|
|
739 |
</tr> |
|
|
740 |
<tr> |
|
|
741 |
<td> RB5 </td> |
|
|
742 |
<td> LCD_DB5 </td> |
|
|
743 |
</tr> |
|
|
744 |
<tr> |
|
|
745 |
<td> RB6 </td> |
|
|
746 |
<td> LCD_DB6 </td> |
|
|
747 |
</tr> |
|
|
748 |
<tr> |
|
|
749 |
<td> RB7 </td> |
|
|
750 |
<td> LCD_DB7 </td> |
|
|
751 |
</tr> |
|
|
752 |
<tr> |
|
|
753 |
<td> RA0 </td> |
|
|
754 |
<td> LCD_RS </td> |
|
|
755 |
</tr> |
|
|
756 |
<tr> |
|
|
757 |
<td> RA1 </td> |
|
|
758 |
<td> LCD_E </td> |
|
|
759 |
</tr> |
|
|
760 |
<tr> |
|
|
761 |
<td> GND </td> |
|
|
762 |
<td> LCD_RW </td> |
|
|
763 |
</tr> |
|
|
764 |
<tr> |
|
|
765 |
<td> RB1 </td> |
|
|
766 |
<td> RS232_IN </td> |
|
|
767 |
</tr> |
|
|
768 |
</table> |
|
|
769 |
|
|
|
770 |
<h1> Programové vybavení </h1> |
|
|
771 |
|
|
|
772 |
<p> |
|
|
773 |
Verze 1.01. |
|
|
774 |
</p> |
|
|
775 |
|
|
|
776 |
<h2> Uživatelský návod </h2> |
|
|
777 |
|
|
|
778 |
<p> |
|
|
779 |
Programové vybavení má implementovány 4 algoritmy, které se volí stavem dvojitého přepínače |
|
|
780 |
SW2. |
|
|
781 |
</p> |
|
|
782 |
|
|
|
783 |
<h3> Algoritmus 0 – standardní jízda </h3> |
|
|
784 |
|
|
|
785 |
<p> |
|
|
786 |
Po resetu 14.5s akumuluje energii do kondenzátoru a poté provede rozjezd. Hlavní měnič a |
|
|
787 |
algoritmus optimalizace zátěže slunečních článků běží po celou dobu běhu programu. Pomocí |
|
|
788 |
P1 se nastavuje požadovaná velikost napětí na slunečních článcích a pomocí P2 se nastavuje |
|
|
789 |
rychlost rozjezdu. |
|
|
790 |
</p> |
|
|
791 |
|
|
|
792 |
<h3> Algoritmus 1 – test PWM měniče a měniče pro rozjezd </h3> |
|
|
793 |
|
|
|
794 |
<p> |
|
|
795 |
Pomocí P1 se nastavuje šířka PWM impulsů hlavního měniče. Je vhodné napájení z |
|
|
796 |
regulovatelného zdroje (s proudovým omezením na cca 0.5A). Účinnost se určuje ze vstupního |
|
|
797 |
napětí a proudu a z napětí na zatěžovacím odporu 100Ω na výstupu (konektor J3). |
|
|
798 |
P2 musí být nastaven na 0 nebo musí být odpojen motor. |
|
|
799 |
</p> |
|
|
800 |
|
|
|
801 |
<p> |
|
|
802 |
Šířka impulsů spínače motoru se nastavuje pomocí P2. P1 se nastaví na 0 a na J3 se přivádí |
|
|
803 |
pomocné napájecí napětí (5 až 16V). Při šířce impulsů 1 (nastaveno pomocí P2) by mělo |
|
|
804 |
vozítko pomalu jet při napětí pomocného zdroje 16V. |
|
|
805 |
</p> |
|
|
806 |
|
|
|
807 |
<h3> Algoritmus 2 – test rozjezdu </h3> |
|
|
808 |
|
|
|
809 |
<p> |
|
|
810 |
Tento algoritmus po resetu počká 2s a pak provede standardní rozjezd motoru. Po 2s motor |
|
|
811 |
opět odpojí. Pomocí P2 se nastavuje prodleva mezi stupni řazení. Optimální hodnota bývá |
|
|
812 |
mezi 50 a 80ms (není kritické). Test rozjezdu se provádí tak, že se přes J3 nabije |
|
|
813 |
akumulační kondenzátor na požadované napětí, poté se pomocný zdroj odpojí a provede se |
|
|
814 |
start (pomocí tlačítka reset). Měří se buď délka dráhy nebo čas projetí fixní dráhy. Hlavní |
|
|
815 |
střídač při tomto testu neběží. Algoritmus 0 používá stejné nastavení P2. |
|
|
816 |
</p> |
|
|
817 |
|
|
|
818 |
<h3> Algoritmus 3 – test optimalizace nabíjení </h3> |
|
|
819 |
|
|
|
820 |
<p> |
|
|
821 |
Tento algoritmus slouží k ověření algoritmu optimalizace výkonu ze slunečních článků. |
|
|
822 |
Pomocí P1 se nastavuje požadovaná hodnota napětí na solárních článcích tak, aby na zátěži |
|
|
823 |
100Ω na výstupu (konektor J3) bylo maximální napětí. Algoritmus 0 používá stejné nastavení P1. |
|
|
824 |
</p> |
|
|
825 |
|
|
|
826 |
<h2> Architektura programu </h2> |
|
|
827 |
|
|
|
828 |
<p> |
|
|
829 |
Procesor běží z vnitřního generátoru hodin 4MHz. Má povolen <span lang="EN-US">watch |
|
|
830 |
dog</span> a výstup PWM má nastaven na port RB3. |
|
|
831 |
</p> |
|
|
832 |
|
|
|
833 |
<p> |
|
|
834 |
Pro vysílání dat do pomocného terminálu používá program HW podporu (jednotka USART) ale |
|
|
835 |
nepoužívá přerušení. Je-li třeba vyslat více znaků za sebou, pak procedura pro vysílání |
|
|
836 |
znaků <samp>Putc()</samp> čeká dokud není vyslán předchozí znak. Počáteční inicializaci |
|
|
837 |
sériové linky zajišťuje procedura <samp>InitRS232()</samp>. Rychlost je nastavena na |
|
|
838 |
9600Bd. |
|
|
839 |
</p> |
|
|
840 |
|
|
|
841 |
<p> |
|
|
842 |
Pro pozvolný rozjezd motoru se používá jednotka sériové synchronní komunikace SSP, která |
|
|
843 |
umožňuje vyslat zadaná data sérově HW prostředky. Pro postupný rozjezd se nejprve vysílají |
|
|
844 |
data obsahující 1 jedničku a postupně se ve vysílaném (osmibitovém) slově zvětšuje počet |
|
|
845 |
jedniček až na 7. Poté se jednotka SSP deaktivuje a na příslušnou výstupní nožičku je |
|
|
846 |
nastaven stav trvalé jedničky. |
|
|
847 |
</p> |
|
|
848 |
|
|
|
849 |
<p> |
|
|
850 |
Jednotka SSP po vyslání 1 bajtu dat vyvolá přerušení, jehož obsluha zapíše další bajt do |
|
|
851 |
SSP pro vyslání. Jaký bajt se opakovaně vysílá je určeno „převodovým stupněm“ při rozjezdu. |
|
|
852 |
Obsluhu přerušení zajišťuje procedura <samp>IntSSP()</samp>, data pro opakované vysílání |
|
|
853 |
jsou uložena v globální proměnné <samp>MotorPattern</samp>. Hodnota do této proměnné se |
|
|
854 |
nastavuje pomocí procedury <samp>MotorPatternSet()</samp>, která ze zadaného „rychlostního |
|
|
855 |
stupně“ vyrobí slovo s příslušným počtem jedniček. Klidový stav („neutrál“) a plný výkon se |
|
|
856 |
neobsluhují pomocí SSP, protože jsou zajištěny trvalým stavem 0 nebo 1 na portu pro |
|
|
857 |
ovládání motoru. |
|
|
858 |
</p> |
|
|
859 |
|
|
|
860 |
<p> |
|
|
861 |
Procedura <samp>MotorSet()</samp> zajišťuje nastavení zadaného rychlostního stupně a povolí |
|
|
862 |
přerušení od jednotky SSP. Tato procedura se volá z hlavního programu pro rozjezd. |
|
|
863 |
</p> |
|
|
864 |
|
|
|
865 |
<p> |
|
|
866 |
Pro měření času pro akumulaci a pro „řazení“ při rozjezdu se používá časovač T0, který je |
|
|
867 |
nastaven na přerušení každou cca 1ms (asi 1000x za sekundu). Obsluhu přerušení od časovače |
|
|
868 |
zajišťuje procedura <samp>IntT0()</samp>. |
|
|
869 |
</p> |
|
|
870 |
|
|
|
871 |
<p> |
|
|
872 |
Pro odměřování uplynutí časového intervalu se používá procedura <samp>TimerSet()</samp> a |
|
|
873 |
pro testování, zda již nastavený čas uplynul, se používá funkce <samp>TimerIf()</samp>. |
|
|
874 |
</p> |
|
|
875 |
|
|
|
876 |
<p> |
|
|
877 |
Automatický rozjezd motoru se zahajuje voláním procedury <samp>MotorStart()</samp>, která |
|
|
878 |
nastaví příslušné proměnné, které slouží pro řízení rozjezdu. Vlastní řízení rozjezdu se |
|
|
879 |
provádí v proceduře <samp>IntT0()</samp>, tedy v obsluze přerušení od časovače T0. |
|
|
880 |
Podstatným parametrem rozjezdu je časový interval mezi řazením rychlostních stupňů. Tento |
|
|
881 |
parametr se ukládá do globální proměnné <samp>MotorDelay</samp>. Proměnné |
|
|
882 |
<samp>MotorGear</samp> a <samp>MotorTime</samp> obsahují aktuální rychlostní stupeň (1 je |
|
|
883 |
nejméně) a čas(v ms), který ještě zbývá, než se bude řadit další rychlost. |
|
|
884 |
</p> |
|
|
885 |
|
|
|
886 |
<p> |
|
|
887 |
Funkce <samp>ReadAD()</samp> zajišťuje změření napětí na zadaném vstupu AD převodníku. |
|
|
888 |
Výstupem je hodnota 8 bitů (0 až 255). Kanál 0 a 1 měří natočení běžce trimru P1 a P2, |
|
|
889 |
kanál 4 měří napětí na referenční diodě U2 (v tomto případě se před měřením připojuje |
|
|
890 |
napájení na referenční diodu a po ukončení měření se odpojuje). |
|
|
891 |
</p> |
|
|
892 |
|
|
|
893 |
<h3> Hlavní program </h3> |
|
|
894 |
<p> |
|
|
895 |
Hlavní program sestává z inicializační části, která se provádí jen jednou, poté otestuje |
|
|
896 |
stav přepínačů režimu činnosti a podle jejich nastavení spustí jeden ze 4 výkonných |
|
|
897 |
algoritmů. |
|
|
898 |
</p> |
|
|
899 |
|
|
|
900 |
<p> |
|
|
901 |
Inicializace sestává z těchto činností: |
|
|
902 |
</p> |
|
|
903 |
|
|
|
904 |
<ul> |
|
|
905 |
<li>Nastavení rychlosti interního generátoru na 4MHz </li> |
|
|
906 |
<li>Nastavení klidové hodnoty na výstupních portech </li> |
|
|
907 |
<li>Nastavení <span lang="EN-US">watch dog</span> na 130ms </li> |
|
|
908 |
<li>Povolení analogových vstupů na AN0 až AN4, ostatní jsou digitální </li> |
|
|
909 |
<li>Inicializace RS232 </li> |
|
|
910 |
<li>Pípnutí na piezo element </li> |
|
|
911 |
<li>Přečtení stavu přepínače pro volbu režimu činnosti a výpis na LCD </li> |
|
|
912 |
<li>Inicializace PWM výstupu (perioda 32us, rozlišení 1us, výstup na 5 bitů) </li> |
|
|
913 |
<li>Inicializace časovače T0 (přerušení po cca 1ms) </li> |
|
|
914 |
<li>Načtení parametru P2 (časová prodleva mezi stupni řazení při rozjezdu) </li> |
|
|
915 |
</ul> |
|
|
916 |
|
|
|
917 |
<p> |
|
|
918 |
Algoritmus optimalizace zátěže slunečních článků pracuje tak, že se přečte z P1 (AD |
|
|
919 |
převodníkem na kanálu 1) požadovaná hodnota, která se následně porovnává se skutečnou |
|
|
920 |
hodnotou změřeného napětí referenční diody (napětí na referenční diodě je vždy 1,25V ale |
|
|
921 |
změřená hodnota odráží skutečnost, že číslu 255 odpovídá plné napájecí napětí procesoru, |
|
|
922 |
tedy napětí na slunečních článcích). Pokud je číslo menší, znamená to, že napájecí napětí |
|
|
923 |
je větší než požadované a je možno zvýšit výkon měniče. Zvýší se tedy délka PWM impulsu. V |
|
|
924 |
opačném případě se délka impulsu snižuje (až na nulu). Maximální hodnota délky PWM impulsu |
|
|
925 |
je omezena na 24us, protože při připojení tvrdého napájecího zdroje (například při |
|
|
926 |
programování procesoru) by se regulace snažila snížit napájecí napětí na optimálních 2.5 až |
|
|
927 |
3V což nejde (nakonec by tranzistor měniče zůstal trvale sepnutý). |
|
|
928 |
</p> |
|
|
929 |
|
|
|
930 |
<h2> Terminál </h2> |
|
|
931 |
|
|
|
932 |
<p> |
|
|
933 |
Program úvodem vypíše verzi na LCD displeji a poté začne přijímat data ze sériové linky. |
|
|
934 |
Příjem je zahájen start bitem na INT0 vstupu. Start bit vyvolá přerušení, během kterého je |
|
|
935 |
programově přečten 1 znak a vložen do fronty přijatých znaků (až 40 znaků). |
|
|
936 |
</p> |
|
|
937 |
|
|
|
938 |
<p> |
|
|
939 |
Hlavní smyčka pouze opakovaně testuje, zda je nějaký znak ve frontě znaků a v případě že |
|
|
940 |
jej nalezne, tak jej zpracuje (zobrazí). Program podporuje následující řídící znaky: |
|
|
941 |
</p> |
|
|
942 |
|
|
|
943 |
<ul> |
|
|
944 |
<li><samp>0x0C</samp> = <samp>\f</samp> – smazání displeje </li> |
|
|
945 |
<li><samp>0x0A</samp> = <samp>\n</samp> – přechod na druhou řádku displeje </li> |
|
|
946 |
<li><samp>0x0D</samp> = <samp>\r</samp> – přechod na pozici 1,1 </li> |
|
|
947 |
<li><samp>0x08</samp> = <samp>\b</samp> – <span lang="EN-US">back space</span> </li> |
|
|
948 |
</ul> |
|
|
949 |
|
|
|
950 |
</div> |
|
|
951 |
|
|
|
952 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
953 |
<!-- ============== PATIČKA ============== --> |
|
|
954 |
<div class="Footer"> |
|
|
955 |
<script type="text/javascript"> |
|
|
956 |
<!-- |
|
|
957 |
SetRelativePath("../../../../"); |
|
|
958 |
DrawFooter(); |
|
|
959 |
// --> |
|
|
960 |
</script> |
|
|
961 |
<noscript> |
|
|
962 |
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
|
|
963 |
</noscript> |
|
|
964 |
</div> |
|
|
965 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
966 |
|
|
|
967 |
</body> |
|
|
968 |
</html> |