PROG. ESECUTIVO

AUTOMAZIONE CON SISTEMA A MICROCONTROLLORE "EVITA OSTACOLI"

Pali Alessio

Classe: Quinta

Sezione: Elettronica e Telecomunicazioni

A.S.: 2006/2007

ITIS Marconi Domodossola

Può essere suddiviso in tre fasi:

-2.2 Schema a blocchi;

-2.3 Schema elettrico esecutivo;

-2.4 Analisi del circuito, calcoli;

-2.5 Master.

2.2 Schema a blocchi:

Legenda:

-(1): E’ il blocco di acquisizione, il sensore invia 2 tipi di segnale, uno stato logico alto se il sensore ha captato un ostacolo uno basso se il sensore non sente la presenza di alcun ostacolo

-(2): Sono i 2 condizionamenti dei segnali in uscita dai sensori per migliorare il rapporto S/N e per addattarli al range del microcontrollore;

-(3): E’ il microcontrollore della famigli PIC 16F876A, ed è il cervello di tutto il progetto, perché gestisce tutte le periferiche in uscita, in base agli ingressi;

-(4): Sono i 2 circuiti di potenza che comanda i 2 motori in uscita usati dal Robot.

-(5): Sono le periferiche in uscita, 2 sono i motori (sia di left che di right) usati dal Robot ovviamente per spostarsi, 2 sono i LED, ovvero le antennine del Robot, sono stati utilizzati come segnalatori della marcia dei due motori;

LED Sx	LED Dx	Stato Manovra
Spento	Spento	Sta andando indietro
Spento	Acceso	Sta girando a Destra
Acceso	Spento	Sta girando a Sinistra
Acceso	Acceso	Sta andando avanti

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2.3 Schema elettrico esecutivo:

- Ponte ad H;

- Oscillatore;

- Condizionamento Sensori ad Ultrasuoni;

- Schema per la programmazione del PIC;

- Schema delle resistenze per il programma “inseguitore di luce”.

2.4 Analisi del circuito, calcoli:

Pulsante di selezione del programma:

Per quanto riguarda la selezione dei due programmi ci si affida a questo pulsante (P), che mediante una configurazione in pull-up manda in uscita un segnale normalmente alto (V_fr). Lo stesso viene prelevato tra il pulsante e la resistenza, come in figura.

Gestione dei due LED di scelta del programma:

Si è deciso di poter attivare attraverso due uscite separate due LED, uno verde (“evita gli ostacoli”) ed uno rosso (“inseguitore di luce”). Bisogna condizionare il segnale, perché l’uscita del PIC risulta essere 5 V, per poter attivare i due LED bisogna collegare in serie a ciascuno una resistenza (R) opportunamente calcolata, come in figura.

R=220W

Sotto riportata vi è la foto del pulsante, con i relativi due LED:

Ponte ad H, per la gestione dei motori:

Il ponte ad H, detto anche ponte intero, permette di invertire la marcia, non in modo lineare, in
ON-OFF.
Gli vengono inviati due segnali in provenienti dal microcontrollore,i quali mediante il seguente schema elettroco permettono 4 situazioni di lavoro.

Le quattro situazioni possibili:

Vin1

Vin2

Stato

Il motore è fermo, sono attivi i due MOSFET D5-D6, mentre sono interdetti D7-D8

Il motore va a marcia indietro, sono attivi i due MOSFET D6-D7, mentre sono interdetti D5-D8, la tensione esercitata sul motore è uguale a –Vcc

Il motore va a marcia avanti, sono attivi i due MOSFET D5-D8, mentre sono interdetti D6-D7, la tensione esercitata sul motore è uguale a +Vcc

Per l'oscillatore NE555:

Oscillatore NE555, per generare delle frequenze, in questo caso la f=39 KHz. Scelta apposta per due motivi principalmente:

-non udibile ad orecchio umano (lontano da interferenze acustiche)

-sensibilità del sensore

Per generare codesta frequenza si può utilizzare le seguenti formule:

Tempo di set:

t_H=0,693*(R_A+R_B)*C

Tempo di reset:

t_L=0,693* R_B*C

Formula della frequenza:

R_A= R13

R_B= R14

C= C7

JP1 e JP2 sono i due sensori ad ultrasuoni trasmettitori, ovvero sono loro che emanano la frequenza calcolata in precedenza, la stessa emessa a sua volta dall’ oscillatore NE555.

Per il condizionamento dei sensori ad Ultrasuoni:

JP5 è il sensore ad ultrasuoni ricevitore, capta il segnale emanato dall’atro sensore trasmettitore ed invia il segnale, che viene subito disaccoppiato per eliminare la componente continua.

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Questo blocco, amplifica il segnale in modo da ottenere un migliore rapporto segnale/rumore, alimentato in tensione singola. Gli è stato aggiunto un partitore di tensione, un offset, per poter utilizzare al meglio la tensone singola.
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Questo è un filtro passa alto, per evitare disturbi/rumori che possono circolare nell’ ambiente circostante. Viene progettato mediante la formula generale della frequenza di taglio: Modificandola e ponendo il condensatore,1 risulta che:
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Questo blocco serve soltanto per eliminare eventuali parti negative del segnale.
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Questo è un comparatore di segnali, serve per far commutare l’uscita alta se l’ingresso supera la soglia, il nostro set point, che utilizziamo per stimare da dove il segnale può ritenersi considerevole. Nel caso in cui superi la soglia passa all’uscita in stato alto, al contrario l’uscita sarà bassa.
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Qesta è una resistenza di pull-up, serve perchè l’uscita del comparatore è in collettore aperto, gli serve il pull-up per fornire la tensione sufficiente per farla riconoscere dal microcontrollore, più che altro, siccome il PIC funziona con ingressi pari a 5 V, il pull-up funge da adattatore ai 5 V, è una rete adattatrice per il PIC. Il pin del microcontrollore è rappresenteto da JP6.