AS-0.3200 Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt



Samankaltaiset tiedostot
AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

S14 09 Sisäpeltorobotti AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt. Antti Kulpakko, Mikko Ikonen

S14 09 Sisäpeltorobotti AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt. Antti Kulpakko, Mikko Ikonen

ELEC-C1110 Automaatio- ja systeemitekniikan. Luento 11 Esimerkki automaation soveltamisesta

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt. Projektisuunnitelma. Peltorobotin akselimoduulin ohjain

S13-02 Linear motor controller for CAN-bus

Projektisuunnitelma. Radio-ohjattavan pienoismallin mekatroniikan ja ohjelmiston kehitys

Peltorobotin akselimoduulin kontrolleri

S11-04 Kompaktikamerat stereokamerajärjestelmässä. Väliraportti

A11-02 Infrapunasuodinautomatiikka kameralle

JOHDATUS ELEKTRONIIKKAAN. Oppitunti 2 Elektroniikan järjestelmät

A11-02 Infrapunasuodinautomatiikka kameralle

LUMA SUOMI -kehittämisohjelma LUMA FINLAND -utvecklingsprogram LUMA FINLAND development programme Ohjelmointia Arduinolla

Arduino. Kimmo Silvonen (X)

AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt A13 10 Radio ohjattavan pienoismallin ohjausjärjestelmän ja käyttöliittymän kehittäminen

S12-02 Infrapunasuodinautomatiikka kameralle

Mark Summary. Taitaja Skill Number 602 Skill Elektroniikka. Competitor Name

Sulautettujen järjestelmien kilpailutehtävä

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

Asennus ja käyttöopas

ZigBee-ohjaus kuorma-autolle

S11-09 Control System for an. Autonomous Household Robot Platform

Sähköpajan elektroniikkaa

A13-03 Kaksisuuntainen akkujen tasauskortti. Väliaikaraportti. Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt AS Syksy 2013

Sähkötekniikan osasto

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

A13-03 Kaksisuuntainen akkujen tasauskortti. Projektisuunnitelma. Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt AS-0.

Tenttilista kevät 2011

DC-moottorin pyörimisnopeuden mittaaminen back-emf-menetelmällä

Ch4 NMR Spectrometer

Projektityöt. Sami Alaiso, Jyri Lujanen 30. marraskuuta 2009

1 YLEISTÄ. Taitaja2002, Imatra Teollisuuselektroniikkatyö Protorakentelu 1.1 PROJEKTIN TARKOITUS

Tehtävä 5. ECIO dataloggeri lämpötila-anturilla

S11-04 Kompaktikamerat stereokamerajärjestelmässä. Projektisuunnitelma

S Portaalinosturi AS Projektisuunnitelma Oleg Kovalev

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

OMNIA OPINNÄYTETYÖ AMMATTIOPISTO. Diginoppa ICTP09SLG OMNIAN AMMATTIOPISTO

SUPIKOIRA-projekti. Tommi Berg Eero Alkkiomäki. (Tero Huttunen, Sami Kiiskilä, Ossi Mäkinen, Ilpo Suominen, Mikko Suominen, Asser Vuola)

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

ELEKTRONISET TOIMINNOT

P I C A X E O H J E L M O I N T I

Hyvinvointiteknologiaan painottuva koulutusohjelma- /osaamisalakokeilu TUTKINNON PERUSTEET KOKEILUA VARTEN

Suunnittelu / Asennusohjeet

A14-11 Potilaan mittaustiedon siirtäminen matkapuhelimeen

Sähköpajan elektroniikkaa

Telecrane F24 Käyttö-ohje

Elektroninen ohjainkortti TCC lukituksen vapautukseen THM-700R4

Trioliet Solomix Seosrehuvaunun ja Rollax-hihnaruokkijan Asennusohje

TEKNILLINEN KORKEAKOULU Systeemianalyysin laboratorio. Mat Systeemien Identifiointi. 4. harjoitus

Sähköautoprojekti Pienoissähköauto Elektroniikan kokoonpano Moottoriohjain.

Elektroniikka II lopputyön ohje

U-REMIX USB RF 2 RF 1 POWER

SÄHKÖMAGNEETTINEN KYTKEYTYMINEN

Robottialustan instrumentointi ja käyttöönotto

BIOSÄHKÖISET MITTAUKSET

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Mikrokontrollerikitit - väliraportti

Hyvinvointiteknologiaan painottuva osaamisalakokeilu TUTKINTOJEN PERUSTEET KOKEILUA VARTEN

Akkujen aktiivinen balansointi

2. Sähköisiä perusmittauksia. Yleismittari.

TIETOISKU SUUNNITTELUHARJOITUKSEN DOKUMENTAATIOSTA

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

S09 04 Kohteiden tunnistaminen 3D datasta

OUM6410C pisteohjattu venttiilimoottori 24 VAC

Yleishimmentimellä varustetun, uppoasennettavan WMR-252-vastaanottimen käyttöopas

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

ULA - vastaanotin. + sähkökomponenttien juottaminen. Tiia Hintsa, Viitaniemen koulu. Ula-vastaanotin; Kouluelektroniikka Ky, Rauma.

LED- päivyrinäyttö. 1: Anssi Kalliomäki, Marko Virtanen, Tomas Truedsson, Petri Syvälähde

Agenda. Johdanto Ominaispiirteitä Kokonaisjärjestelmän määrittely Eri alojen edustajien roolit Sulautetut järjestelmät ja sulautettu ohjelmointi

Micro:bit. Käyttöohje. Innokas verkosto Petja Pyykkönen, Saimaan mediakeskus Käyttöohje / 2016 Innokas

Laboratorioraportti 3

10. Kytkentäohje huonetermostaateille

Lajikuvaus, Turku Taitaja2005

Kaksipyöräinen robotti

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT

Jos sinulla on kysyttävää 10. Vastaanotin toimi.

JYRSIN SISÄLLYSLUETTELO:

Electric power steering

Tuotetietoa. Neulasulku tarkemmin kuin koskaan aikaisemmin EWIKONin sähköinen neulasulku

Kauko-ohjaimen ohjekirja

Modulaatio-ohjauksen toimimoottori AME 438 SU jousipalautustoiminto (jousinosteinen)

Ulkoasu. 1.Objektiivi 2.Tallennuspainike 3.Kuvien ottopainike _ FIN 01

33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ

GSM -tuotteet. HUIPPULUOTETUN STD-32:n UUSI MALLI! Uutuutena: Musta ulkokotelo Uusittu piirilevy Pulssilaskuri Sähköpostilähetys

Adafruit Circuit Playground Express

Lajikuvaus, Elektroniikka, 2006

Atulat EPA-työskentelyyn

Osakäämikoneiden mittausohje

A13-03 Kaksisuuntainen akkujen tasauskortti. Loppuraportti. Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt AS Syksy 2013

EMC Mittajohtimien maadoitus

Mikrokontrollerikitit - loppuraportti

Arduino. Kimmo Silvonen (X)

EMC Säteilevä häiriö

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

Taitaja semifinaali 2010, Iisalmi Jääkaapin ovihälytin

Opetuskalvot aiheesta pietsokontrollerit

KON C H03 Ryhmä G Samppa Salmi, 84431S Joel Tolonen, Koesuunnitelma

Transkriptio:

Teknillinen korkeakoulu Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto AS-0.3200 Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt CeilBot 2DoF camera actuator Antti Riksman

Sisältö 1 CeilBot 3 2 Projektin tämän hetkinen tilanne 3 3 Mekaaninen rakenne 3 4 Järjestelmän komponentit 3 4.1 Askelmoottori................................ 4 4.2 Servo..................................... 4 4.3 Enkooderi.................................. 5 4.4 Mikrokontrolleri.............................. 5 4.5 Linja vastaanotin.............................. 5 4.6 5v regulaattori............................... 5 4.7 Askelmoottoriohjain............................ 5 5 Ohjainpiirikortti 7 6 Kommunikointirajapinta 7 2

1 CeilBot Ceilbot on TKK:n monivuotinen projekti, jossa opiskelijat kehittävät prototyyppi palvelurobottia. Erityispiirteenä tälle robotille on sen liikkuminen katossa, täten mahdollistetaan robotin toiminnan hyvinkin ahtaissa tiloissa. Tällä hetkellä valmistellaan prototyyppiä, jonka on määrä kulkea kattoon asennettavia raitetia pitkin. Robottijärjestelmä rakentuu raideverkostosta, rungosta, manipulaattorista ja ympäristön havainnointi antureista. Näihin lukeutuu mm. Microsoftin Kinect kamera, jota on tarkoitus ohjata tämän projektityön suunnittelun kohteena olevalla kahden vapausasteen mekaanisella toimilaitteella. Keskityn työssäni lähinnä ohjauselektroniikkaan. 2 Projektin tämän hetkinen tilanne Projektin luonne on muuttunut alusta suhteellisen radikaalisti. Alunperin tarkoituksena oli käyttää valmiita komponentteja ja niiden pohjalta luoda toimiva osajärjestelmä. Tällä hetkellä tavoitteena on suunnitella oma ohjauslevy osakomponenteilla ja luoda tästä toimiva kokonaisuus. Mekaniikan rakennus on toissijainen ja keskityn lähinnä elektroniikkaan. Mekaniikka ei varsinaisesti kuulu omaan osaamiseen joten sen valmiiksi saattaminen voi osoittautua hankalaksi. Tällä hetkellä projektista on valmiina seuraavat aihealueet: Komponenttien valinta Kytkentäkaaviot Prototyyppi piirilevy, Eaglella suunniteltu Mikrokontrolleri ohjelmointiin perehtyminen Projektin teorian osa-alueisiin perehtymisen täytyisi olla suurinpiirtein valmiina, käytännössä yllättäviä esteitä varmastikin vielä ilmaantuu. Vielä keskeneräisiä tehtäviä: Käytännön testaus prototyyppilevyllä Ohjelmointi koodin kirjoittaminen mikrokontrollerille Testiohjelman kirjoittaminen tietokoneelle GIMnet ajuri Mahdollinen koteloinnin luonti elektroniikalle 3 Mekaaninen rakenne 4 Järjestelmän komponentit Elektroninen järjestelmä koostuu kuudesta osasta, poislukien isäntätietokone. Eri komponentit on havainnollistettu kuvassa 2. Tämän osajärjestelmän selkärankana toimii Teensy++ 2.0 microkontrolleri [1]. Mikrokontrollerin on tarkoitus hoitaa alemmantason laskenta ja toimilaitteiden ohjaus. Mikrokontrolleriin on suoraan kytketty linja vastaanotin, servo ja askelmoottorinohjain piiri. 3

Kuva 1: Alusta suunniteltu mekaaninen rakenne. Ei mittakaavassa, kyseessä on lähinnä hahmotelma mahdollisesta rakenteesta. Kuva 2: Lohkokaavio havainnollistaa elektonisen järjestelmän rakennetta. Päätietokone kommunikoi ylemmällä tasolla suoraan mikrokontrollerin kanssa. Mikrokontrolleri ohjaa suoraan servoa ja epäsuorasti askelmoottoria. Askelmoottorin ohjaus tapahtuu käskyttämällä askelmoottorinohjainta. Enkooderi on kytketty linja vastaanottimen avulla mikrokontrolleriin. Servon ja askelmoottoriohjaimen ohjaus suoritetaan PWM-signaalilla (engl. Pulse Wide Modulation) [2]. PWM signaalilla tarkoitetaan säännöllisesti jollakin taajuudella päälle ja pois päältä kytkeytyvää jännitettä. Linja vastaanotin tulkitsee enkooderin differentiaalisignaalin ja välittää puretun signaalin edelleen mikrokontrollerille. 4.1 Askelmoottori Askelmoottorin tyypiksi on valittu unipolaarinen askelmoottori, lähinnä sen ohjauksen yksinkertaisuuden takia. Toinen vaihtoehto unipolaariselle on bipolaarinen askelmoottori. Unipolaarisuuden etuja on mm. yhden virtalähteen riittävyys, verrattuna bipolaarisen vaatimaan kahteen. Unipolaarisissa moottoreissa on kaksi käämiä per vaihe, yksi kutakin magneettista suuntaa kohden. Käämien keskellä sijaitsee keskusjohdin. Keskusjohtimet voidaan tuoda moottorista ulos erillisinä tai ne voidaan kytkeä yhteen moottorin sisällä ja tuoda yhtenä johtona ulos. [3] 4.2 Servo Servo on perinteinen DC-moottori sisäänrakennetulla säädöllä. 4

Kuva 3: Unipolaarisen askelmoottorin käämitys ja poikkileikkaus. [4] 4.3 Enkooderi Encooderiksi on valittu Agilent AEDA-3300 inkrementti enkooderi, kuva 4. Kyseessä ei ole absoluuttinen enkooderi, joka tietää oman sijaintinsa. Inkrementti enkooderi laskee siirtymää siitä hetkestä kun se käynnistetään. Kuva 4: Agilent AEDA-3300 enkooderi. Encooderi lähettää tulkitsemansa signaalit differentiaalisina, A+, A-, B+, B-, I+, I-. Kyseinen signaalin muoto sietää huomattavasti enemmän magneettisia häiriöitä. Kyseistä signaalia ei kuitenkaan voi suoraan syöttää mikrokontrollerille vaan se täytyy ensin purkaa. Tämän tehtävän suorittaa linja vastaanotin, josta lisää osiossa 4.5. Purettu signaali on A, B, I, muotoa. Se voidaan syöttää mikrokontrollerille, joka laskee pulssien perusteella liikutun matkan. 4.4 Mikrokontrolleri Mikrokontrollerina toimii Teensy++ 2.0 kehitysalusta. Kehitysalusta on piirilevy joka sisältää tarvittavan elektroniikan, jotta itse mikrokontrolleri piirille voidaan syöttää oman koodi. 4.5 Linja vastaanotin 4.6 5v regulaattori 4.7 Askelmoottoriohjain Askelmoottoriohjaimena toimii 5

Kuva 5: Enkooderin antamien signaalien aaltomuodot. Kuva 6: Kuvassa kaksi versiota kehitysalustasta. Käytössä oleva versio on Teensy++ 2.0. [1] 6

5 Ohjainpiirikortti Piirikortin suunnittelussa on käytetty hyväksi Eagle piirisuunnittelu ohjelmaa [5]. Painettua piirikorttia suunnitellessa on syytä ottaa huomioon seuraavat seikat: Muodostuviin silmukoihin indusoituva virta, verrannollinen magneettikentän muutosnopeuteen. 6 Kommunikointirajapinta Keskeneräinen... 7

Viitteet [1] Teensy USB Development Board. Saatavissa: http://www.pjrc.com/teensy/. [2] PWM-signaalin tutoriaali video. Saatavissa: http://www.afrotechmods.com/ groovy/pwm_tutorial/pwm_tutorial.htm. [3] Wikipedian artikkeli askelmoottoreista. Saatavissa: http://en.wikipedia.org/ wiki/stepper_motor#unipolar_motors. [4] Introduction to Stepper Motors. Saatavissa: http://mechatronics.mech. northwestern.edu/design_ref/actuators/stepper_intro.html. [5] Cadsof yrityksen kotisivut - Eagle piirisuunnittelu ohjelmisto. Saatavissa: http: //www.cadsoftusa.com/. 8