اندازه گیری هوشمند دما توسط ربات و نمایش بر روی کامپیوتر
Wink سلام به همه
طبق درخواست یکی از دوستان مقاله ای رو در مورد اندازه گیری هوشمند دما توسط ربات و نمایش بر روی کامپیوتر و بخشی از اطلاعات و منابع رو میزارم تا اگه کسی لازم داره براش کمکی باشه
تصاویری از کامل شده ربات:
http://www.irfreeup.com/di-P8OM.png
http://www.irfreeup.com/di-OLUM.png
http://www.irfreeup.com/di-MBFY.png
http://www.irfreeup.com/di-8LS9.png
http://www.irfreeup.com/di-NCNE.png
http://www.irfreeup.com/di-MJY1.png
-------------
باتشکر از :Happy
استادان گرانقدر: دکتر جواد باصری - دکترفریدون کاشفی
خانم های: نسترن حیدری نصیرایی - نرگس محمدیان دلویی
وهمه کسانی که مارا در انجام این پروژه یاری کردند و راه را برای پیشرف علم آماده کردند.Clap
----------------------------------
تقدیم به بهترین آموزگارانم
پدر عزیزم و مادر مهربانم
چکیده :
امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که بهآطور طبیعی توسط انسان انجام میآشود را انجام دهد، استفاده میآشود. در حالآ حاضر رباتآهاییآ را کهآ در شاخهآهایآ مختلفآ صنایعآ مورد استفادهآ میآباشند، میآتوانآ بهآ عنوانآ «ماشینآهایآ مدرنآ، خودکار، قابلآهدایتآ و برنامهآریزیآ» تعریفآ کرد. اینآ رباتآها قادرند در محلآهایآمتفاوتآ خطوط تولید، بهآ طور خودکار، وظایفآ گوناگونآ تولیدیآ را تحتآیکآ برنامهآ از پیشآ نوشتهآ شدهآ انجامآ دهند. گاهیآ ممکنآ استآ یکآ رباتآ، جایآ اپراتور در خط تولید بگیرد و زمانیآ اینآ امکانآ همآ وجود دارد کهآ یکآ کار مشکلآ و یا خطرناکآ بهآ عهدهآ رباتآ واگذار شود.همانطور کهآ یکآ رباتآ میآتواند بهآ صورتآ منفرد یا مستقلآ بهآ کاربپردازد، اینآ احتمالآ نیز وجود دارد کهآ چند رباتآ بهآ صورتآ جمعیآ و به آشکلآ رایانهآایآ در خط تولید بهآ کار گرفتهآ شوند. رباتآها عموماً دارایآ ابزار و آلاتیآ هستند کهآ بهآ وسیلهآ آنهامیآتوانند شرایط محیط را دریابند.اینآ آلاتآ و ابزار «حسآ کنندهآ» نامآ دارند، رباتآهامیآتوانند در چارچوبآ برنامهآ اصلیآ خود، برنامهآهایآجدید عملیاتیآ تولید نمایند. اینآ رباتآها دارایآ سیستمآهایآ کنترلآ وهدایتآ خودکار هستند. رباتآهایآ صنایعآ علاوهآ بر اینآ کهآ دارایآ راندمانآ، سرعتآ ، دقتآ وکیفیتآ بالایآ عملیاتیآ میآباشند، از ویژگیآهایآ زیر نیز برخوردارند:
•
بسیاریآ از عملیاتآ طاقتآ فرسا و غیرقابلآ انجامآ توسط متصدیانآ رامیآتوانند انجامآ دهند.
•
آنها، برخلافآ عاملآ انسانیآ یعنیآ متصدیآ خط تولید، قادر هستند سهآشیفتآ بهآ کار بپردازند و در اینآ خصوصآ نهآ منعآ قانونیآ وجود دارد و نهآمحدودیتآهایآ فیزیولوژیکیآ نیرویآ کار.
•
هزینهآهایآ مربوط بهآ جلوگیریآ از آلودگیآ صوتیآ، تعدیلآ هوا و فراهمآآوردنآ روشناییآ لازمآ برایآ خط تولید، دیگر بر واحد تولید تحمیلآنخواهد شد.
•
برایآ اضافهآ کاریآ اینآ رباتآها، هزینهآ اضافیآ پرداختآ نمیآشود. حقآ بیمهآ، حقآ مسکنآ و هزینهآ ایابآ و ذهابآ پرداختآ نمیآشود. احتیاجآ بهآافزایشآ حقوقآ ندارند و هزینهآای نیز از بابتآ بهداشتآ و درمانآ بر واحدتولیدیآ تحمیلآ نمیآکنند. ویژگیآهایآ ذکر شدهآ سببآ میآشوند کهآ سهمآ هزینهآ کار مستقیمآ نیرویآانسانیآ در هزینهآ محصولاتآ تولیدیآ، واحدهایآ تولیدیآ کاهشآ پیداکند.
ما در این پروژه یک ربات ساختیم که براساس الگوریتم حرکتی که برای آن تعریف کردیم یک مسیر را طی میکند و در این مسیر در نقاط مشخص شده دما ی محیط را بوسیله سنسور LM35 اندازه گیری میکند (ولتاژ آنالوگ، از پایه خروجی سنسور LM35 خوانده شده و توسط مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی میکرو، به عدد دیجیتال تبدیل) و به وسیله ماژول بیسیم ماژول فرستنده (HM-T) که به میکروکنترولر atmega32 متصل است ،به ماژول گیرنده (HM-R) که به میکروکنترولر atmega8 متصل است ارسال میکند . و بوسیله یک مبدل usb به سریال به کامپیوتر فرستاده و سپس توسط یک فرم که با برنامه Visual Basic طراحی کردیم ، آن را بر روی کامپیوتر نمایش می دهد .
----------------------------------
موتور DC
•
توان مکانیکی آنها عموماً کمتر از موتورهای AC است.
•
موتورهای DC ساختار سادهآای دارند.
•
بسیاری از اسباب بازیهای برقی با موتور DC کار میآکنند.
•
آرمیچر بارزترین نوع موتور DC است.
•
اغلب برای استفاده از موتورDC به مدار راهآانداز نیاز داریم.
•
برای چرخش یکنواخت موتور DC فقط کافیست تغذیه موتور با یک ولتاژ DC صاف (رگوله) مثل باطری تأمین شود.
• ایراد موتور DC عدم امکان کنترل دقیق سرعت و چرخش موتور است. برای امتحان این موضوع کافیست تغذیه یک آرمیچر در حال چرخش را قطع کنید و مشاهده کنید که مدتی طول می کشد تا آرمیچر بطور کامل از حرکت باز ایستد.
• قیمت پایین، تنوع قدرت و سرعت، از جمله مزایای استفاده از موتورهای DC میآباشد.
کنترل دور موتورهای الکتریکی
موتورهای الکتریکی نقش مهمی در صنایع دارا میباشند و استفاده از آنها منوط به کنترل کردن آنهاست. موتورهای الکتریکی بسته به اینکه با جریان مستقیم یا متناوب کار کنند به دو دستهDC ,AC تقسیم میشوند. مهمترین موتورهای AC ، موتورهای القایی هستند که کاربرد فراوانی دارند و البته نسبت به موتورهای DC دارای تکنولوژی ساده تر و ارزانتر میباشند.
از آنجا که تنظیم سرعت موتور DC آسانتر از موتور AC می باشد اولین تلاشها برای کنترل سرعت بر روی ماشینهای DC متمرکز بوده است. زیرا در موتور AC برای تغیر سرعت در موتورهای القایی باید ولتاژ و فرکانس را همزمان تغیر داد در حالی که نسبت این دو باید تقریبا ثابت باشد و این نیازمند تجهیزات قدرت و کنترلی پیچیده میباشد. در مقابل، در موتورهایDC به دلیل اینکه رابطه سرعت و لتاژ یک رابطه مستقیم است با هزینه کمتری میتوان آنها را کنترل کرد و از آنها استفاده نمود.
موتورهایDC از یک میدان و یک آرمیچر تشکیل شده اند، که این میدان به وسیله سیم پیچهای DC تحریک می گردد و یک فلوی مغناطیسی تولید می کند که به داخل آرمیچر حلقه میزند و چون آرمیچر نیز خود به ولتاژ متصل شده است، تولید گشتاور میکند و موتور به چرخش در می آید. موتورهایDC خود نیز دارای انواع متفاوتی هستند که از آن جمله میتوان به سرو موتور، موتورهای پله ای و موتورهای DC مغناطیس دائم و .... اشاره کرد، که در انجام این پروژه از یک موتور DC استفاده شده است.
معمولا برای کنترل دور موتورDC ، ولتاژ اعمالی به موتور ( دو سر آرمیچر ) را تغییر میدهندو برای این منظور مثلا میتوان یک منبع تغذیه متغیر ساخته و آن را به موتور وصل کرد. اما اکثرا برای تغیر ولتاژی که دو سر موتور قرار می گیرد، یک سطح ولتاژDC را برش میزنند (به صورت یک موج مربعی ) و به موتور اعمال می کنند و چون موتور دارای خاصیت سلفی است مقدار متوسط این موج را میگیرد و سرعت موتور را ولتاژ متوسط آرمیچر تعین می کند و چون کنترل جهت موتور هم میتواند مهم باشد باید بتوان جهت موتور را نیز کنترل کرد و این امر با تغیر پلاریته ولتاژ اعمالی به دو سر آرمیچر صورت می گیرد. برای تحقیق این امر راههای متفاوتی وجود دارد که چند نمونه از آنها در ادامه آمده است.
PWM( Pulse Width Modulation
یک موج مربعی است که پهنای پالس آن مدوله شده تا پریودهای متغیر روشن و خاموش بودن به دست آید ، در حالی که دوره تناوب کل ثابت است. نسبت زمان روشن بودن به دوره تناوب را duty cycle گویند ، مثلا duty cycle 50% به معنای یک موج مربعی متقارن می باشد.
از سیگنال PWM در کنترل دور موتور بسیار استفاده می شود .
راه اندازی موتور DC
• جهت کنترل موتور به قابلیت هایی همچون حرکت به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور احتیاج داریم و این نیازها را درایور مورد نظر ما یعنی L298 براحتی تامین می نماید. L298 یک آیسی پل-H دوتایی ( DUALH-Bridge) دارای ۱۵ پایه میآباشد که قادر است وظایفی چون چرخش موتور به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور را انجام دهد. کنترل موتور به این شرح است که پس از محاسبه میزان چرخش موتور برای جابجایی مورد نظر با استفاده از میکرو کنترلر به تعداد مورد نظر پالس به پایه راه انداز ارسال میآکنیم. • یک پایه برای تعیین جهت چرخش (ساعتگرد و پاد ساعتگرد) مورد استفاده قرار میآگیرد.
• پایه Enableمدار راهآانداز را فعال و غیر فعال میآنماید.
درایور چیست ؟
همان طور که می دانیم موتور های جریان مستقیم برای کار کردن نیاز به تغذیه (بایاس) دارند . معمولا موتور هایی که برای ساخن ربات های دانشگاهی استفاده می شود با ولتاژ های 5 یا 6 یا 9 یا 12 یا 24 کار می کند . و بسته به مدل ، روش ساخت ، قیمت و ... دارای جریان کشی حدود 100 میلی آمپر تا 5 آمپر می باشند . یک روش آن است که آن را مستقیما به باطری وصل نماییم در این صورت با سرعت نهایی هود و در یک جهت خاص می چرخد اما در ربات ها ما نیاز به کنترل موتور [ روشن و خاموش کردن ، کنترل سرعت ، کنترل جهت و کنترل موقعیت ] داریم در نتیجه باید موتور را با استفاده از کنترلر ها ( مدارات منطقی یا مایکروکنترلر ها یا پی ال سی یا رایانه) کنترل نماییم . آما همان طور که می دانیم خروجی میکروکنترلر ها 5 ولت و 2 میلی آمپر است و نمی تواند موتور را بچرخاند . بنابراین ما نیاز به مدارات واسطه برای اتصال کنترلر به موتور داریم . به این مدارات درایور می گویند . که این درایور می تواند ترکیب رله و ترانزیستور یا آی سی یا مدارات ترکیبی باشد . معمولا برای موتور های دارای ولتاژ 5 تا 46 و جریان حداکثر 2 آمپر از آی سی L298N استفاده می شود . قابل ذکر است با یک آی سی می توان دو موتور دی سی را همزمان کنترل نمود .
-----------------------------------
زیرساختآهای مکانیکی در ساخت ربات
پیکره: شامل شاسی و بدنه است که تحمل بار و توزیع آن را بر عهده دارد.
چرخها: وظیفه پایداری پیکره در شرایط گونان را بر عهده دارد
مولد انرژی (موتور): انرژی لازم برای حرکت ربات را تامین می کند.
--------------------------------------
شاسی یا بدنه
همانند خود انسان که بدن او تمامی اجزاء حیاتی را در خود نگه داشته بدنه ربات نیز یک سازه جهت جلوگیری از آسیبآهای الکترونیکی، مکانیکی و الکترومکانیکی می باشد. بدنه و اسکلت بندی در ربات هم به صورت بدن خود انسان از یک سیستم اسلکتی در داخل که تمامی اعضا بدن را نگه داشته اند تشکیل می شود.
در بدنه ربات ها میتوان از MDF پلکسی گلس تفلون ، کارتن پلاست و ... استفاده کرد که در ، این ربات پس از بررسی طرح های متفاوت و تست تمامی مکانیک ها و انواع بدنه ، تصمیم به استفاده از بدنه( ( PlexiGlass به دلیل انعطاف ، قابلیت برش لیزر ، زیبایی و دوام و همچنین امکان اتصال سریع قطعات به یکدیگر گرفته شد . از دیگر قابلیت های پلکسی گلس می توان به مقاوت بسیار بالا در برابر ضربه ، 11 برابر شیشه هم ضخامت خاصیت فرم دهی سرد و گرم و وزن مخصوص آن اشاره کرد .
برای طراحی و شبیه سازی بدنه ربات از نرم افزار های مختلفی از جمله CorelDraw و Autocad وSolidWorks میتوان استفاده کرد که در این پروژه ما بیشتر از نرم افزار های SolidWorks و Autocad استفاده کرده ایم . مراحل کار بدین صورت بود که ابتدا چند طرح مختلف را بررسی کرده و آن ها در نرم افزار SolidWorks شبیه سازی سه بعدی کردیم و سپس آن ها را توسط برش لیزر روی صفحه های پلکسی گلس ، برش دادیم .
لینک عکس از مکانیک در نرم افزار
http://www.irfreeup.com/di-C4MK.png
چرخ ها :
مکانیزمهای مختلف و سیستمهای متعددی برای حرکت رباتها استفاده می شود که ما به چرخآها (wheels) بسنده می کنیم.
1-11-2 انواع چرخها:
لینک عکس:
http://www.irfreeup.com/di-3J8G.jpg
مکانیزمهای مختلف و سیستمهای متعددی برای حرکت رباتها استفاده می شود که ما به چرخآها (wheels) بسنده می کنیم.
انواع چرخها:
چرخهای ثابت Fixed wheel
چرخهای جهت پذیر مرکزی Centered orientable wheel
چرخهای جهت پذیر برون مرکزی off- Centered orientable wheel
چرخهای سوئدی (همه جهته) Swedish wheel
چرخ هرز گرد :
این چرخ که در قست میانی و جلوی ربات نصب میشود تنها وظیفه حفظ تعادل ربات دارد و باید کمترین اصطکاک را با زمین داشته باشد که میتوان از یکه بلبرینگ یا یک عدد ساچمه و یا ... باشد
--------------------------------------
شرح الگوریتم حرکت:
لینک تصویر:
http://www.irfreeup.com/di-WII3.png
حرکت ربات طبق شکل بالا می باشد:
در یک فضا به ابعاد 3*4 متر با فاصله 20سانتی متر از دیوار ها از نقطه استارت حرکت خود را آغاز میکند پس از پیمودن مسافت افقی 260سانتی متر به سمت چپ میرود سپس به صورت عمودی 72سانتی متر به سمت بالا میرود پس از آن دوباره260سانتی متر به سمت چپ میرود این روند تا نقطهend طبق نقشه الگوریتم اجرا خواهد شد سپس از نقطه end به سمت پایین 360سانتی متر را پیموده تا به نقطه استارت برسد.
-------------------------------------
نحوه ارسال اطلاعات:
کار ماژول گیرنده و ماژول فرستنده چیست؟
ما میتوانیم با این ماژول ها اطلاعات را بصورت دیتا بین دو میکرو رد و بدل کنیم یعنی ماژول فرستنده به یک میکرو و ماژول گیرنده به میکرو دیگر وصل میشود و بین 200 تا 250 متر برد دارد با دستور دادن به میکرو که ماژول فرستنده بهش وصل است میتوانیم اطلاعات را بصورت دیتا فرستاده و میکرویی که ماژول گیرنده به آن وصل است بگیرد.و اجرا کند.
ماژول HMT,HMR :
•
این ماژول نیز یکی از ماژول های سریال است که دارای مدولاسیون FSK بوده و گزینه خوبی برای انتقال دیتا 1 طرفه می باشد .
•
کار کردن با این ماژول نیز بسیار ساده می باشد و این ماژول قابلیت اتصال مستقیم به میکرو را دارا میباشد .
•
ماکزیمم سرعت انتقال اطلاعات این ماژول 9600 bps می باشد و برای عملیات انتقال دیتا مانند انتقال مقادیر ولتاژ ، دما ، متن و عملیات کنترل از راه دور بسیار مناسب می باشد .
•
این ماژول با فرکانس های 433 ، 868 و 915 مگاهرتز در بازار موجود می باشد .
•
قیمت این ماژول نیز مناسب می باشد و در مقایسه با ماژول های دیگر گزینه خوبی برای افراد مبتدی می باشد .برد این ماژول بسته به شرایط محیطی از 100 تا 200 متر می باشد .
ماژول HMR فرکانس 433 مگاهرتز:
•
ماژول گیرنده
•
ولتاژ کاری بین 2.5 تا 5 ولت
•
درجه حرارت -35 تا +80 درجه
•
سرعت انتقال دیتا بین 600 تا 9600 بیت بر ثانیه
•
جریان کاری 11 میلی آمپر
•
برد با تقویت کننده 370 متر و بدون تقوبت کننده 250 متر
با مقایسه هایی که از لحاظ امکانات ماژول ها و قیمت آن ها انجام دادیم ، در این پروژه از ماژول گیرنده(HM-R) و ماژول فرستنده (HM-T) استفاده کردیم.
19-2 ماژول فرستنده (HM-T) :
سه تا پایه دارد :
•
منفی
•
مثبت
Data (این پایه باید به میکرو وصل بشود.
لینک تصویر از ماژول ها:
http://www.irfreeup.com/di-CRN4.jpg
-------------------------------------------
Wink سلام به همه
طبق درخواست یکی از دوستان مقاله ای رو در مورد اندازه گیری هوشمند دما توسط ربات و نمایش بر روی کامپیوتر و بخشی از اطلاعات و منابع رو میزارم تا اگه کسی لازم داره براش کمکی باشه
تصاویری از کامل شده ربات:
http://www.irfreeup.com/di-P8OM.png
http://www.irfreeup.com/di-OLUM.png
http://www.irfreeup.com/di-MBFY.png
http://www.irfreeup.com/di-8LS9.png
http://www.irfreeup.com/di-NCNE.png
http://www.irfreeup.com/di-MJY1.png
-------------
باتشکر از :Happy
استادان گرانقدر: دکتر جواد باصری - دکترفریدون کاشفی
خانم های: نسترن حیدری نصیرایی - نرگس محمدیان دلویی
وهمه کسانی که مارا در انجام این پروژه یاری کردند و راه را برای پیشرف علم آماده کردند.Clap
----------------------------------
تقدیم به بهترین آموزگارانم
پدر عزیزم و مادر مهربانم
چکیده :
امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که بهآطور طبیعی توسط انسان انجام میآشود را انجام دهد، استفاده میآشود. در حالآ حاضر رباتآهاییآ را کهآ در شاخهآهایآ مختلفآ صنایعآ مورد استفادهآ میآباشند، میآتوانآ بهآ عنوانآ «ماشینآهایآ مدرنآ، خودکار، قابلآهدایتآ و برنامهآریزیآ» تعریفآ کرد. اینآ رباتآها قادرند در محلآهایآمتفاوتآ خطوط تولید، بهآ طور خودکار، وظایفآ گوناگونآ تولیدیآ را تحتآیکآ برنامهآ از پیشآ نوشتهآ شدهآ انجامآ دهند. گاهیآ ممکنآ استآ یکآ رباتآ، جایآ اپراتور در خط تولید بگیرد و زمانیآ اینآ امکانآ همآ وجود دارد کهآ یکآ کار مشکلآ و یا خطرناکآ بهآ عهدهآ رباتآ واگذار شود.همانطور کهآ یکآ رباتآ میآتواند بهآ صورتآ منفرد یا مستقلآ بهآ کاربپردازد، اینآ احتمالآ نیز وجود دارد کهآ چند رباتآ بهآ صورتآ جمعیآ و به آشکلآ رایانهآایآ در خط تولید بهآ کار گرفتهآ شوند. رباتآها عموماً دارایآ ابزار و آلاتیآ هستند کهآ بهآ وسیلهآ آنهامیآتوانند شرایط محیط را دریابند.اینآ آلاتآ و ابزار «حسآ کنندهآ» نامآ دارند، رباتآهامیآتوانند در چارچوبآ برنامهآ اصلیآ خود، برنامهآهایآجدید عملیاتیآ تولید نمایند. اینآ رباتآها دارایآ سیستمآهایآ کنترلآ وهدایتآ خودکار هستند. رباتآهایآ صنایعآ علاوهآ بر اینآ کهآ دارایآ راندمانآ، سرعتآ ، دقتآ وکیفیتآ بالایآ عملیاتیآ میآباشند، از ویژگیآهایآ زیر نیز برخوردارند:
•
بسیاریآ از عملیاتآ طاقتآ فرسا و غیرقابلآ انجامآ توسط متصدیانآ رامیآتوانند انجامآ دهند.
•
آنها، برخلافآ عاملآ انسانیآ یعنیآ متصدیآ خط تولید، قادر هستند سهآشیفتآ بهآ کار بپردازند و در اینآ خصوصآ نهآ منعآ قانونیآ وجود دارد و نهآمحدودیتآهایآ فیزیولوژیکیآ نیرویآ کار.
•
هزینهآهایآ مربوط بهآ جلوگیریآ از آلودگیآ صوتیآ، تعدیلآ هوا و فراهمآآوردنآ روشناییآ لازمآ برایآ خط تولید، دیگر بر واحد تولید تحمیلآنخواهد شد.
•
برایآ اضافهآ کاریآ اینآ رباتآها، هزینهآ اضافیآ پرداختآ نمیآشود. حقآ بیمهآ، حقآ مسکنآ و هزینهآ ایابآ و ذهابآ پرداختآ نمیآشود. احتیاجآ بهآافزایشآ حقوقآ ندارند و هزینهآای نیز از بابتآ بهداشتآ و درمانآ بر واحدتولیدیآ تحمیلآ نمیآکنند. ویژگیآهایآ ذکر شدهآ سببآ میآشوند کهآ سهمآ هزینهآ کار مستقیمآ نیرویآانسانیآ در هزینهآ محصولاتآ تولیدیآ، واحدهایآ تولیدیآ کاهشآ پیداکند.
ما در این پروژه یک ربات ساختیم که براساس الگوریتم حرکتی که برای آن تعریف کردیم یک مسیر را طی میکند و در این مسیر در نقاط مشخص شده دما ی محیط را بوسیله سنسور LM35 اندازه گیری میکند (ولتاژ آنالوگ، از پایه خروجی سنسور LM35 خوانده شده و توسط مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی میکرو، به عدد دیجیتال تبدیل) و به وسیله ماژول بیسیم ماژول فرستنده (HM-T) که به میکروکنترولر atmega32 متصل است ،به ماژول گیرنده (HM-R) که به میکروکنترولر atmega8 متصل است ارسال میکند . و بوسیله یک مبدل usb به سریال به کامپیوتر فرستاده و سپس توسط یک فرم که با برنامه Visual Basic طراحی کردیم ، آن را بر روی کامپیوتر نمایش می دهد .
----------------------------------
موتور DC
•
توان مکانیکی آنها عموماً کمتر از موتورهای AC است.
•
موتورهای DC ساختار سادهآای دارند.
•
بسیاری از اسباب بازیهای برقی با موتور DC کار میآکنند.
•
آرمیچر بارزترین نوع موتور DC است.
•
اغلب برای استفاده از موتورDC به مدار راهآانداز نیاز داریم.
•
برای چرخش یکنواخت موتور DC فقط کافیست تغذیه موتور با یک ولتاژ DC صاف (رگوله) مثل باطری تأمین شود.
• ایراد موتور DC عدم امکان کنترل دقیق سرعت و چرخش موتور است. برای امتحان این موضوع کافیست تغذیه یک آرمیچر در حال چرخش را قطع کنید و مشاهده کنید که مدتی طول می کشد تا آرمیچر بطور کامل از حرکت باز ایستد.
• قیمت پایین، تنوع قدرت و سرعت، از جمله مزایای استفاده از موتورهای DC میآباشد.
کنترل دور موتورهای الکتریکی
موتورهای الکتریکی نقش مهمی در صنایع دارا میباشند و استفاده از آنها منوط به کنترل کردن آنهاست. موتورهای الکتریکی بسته به اینکه با جریان مستقیم یا متناوب کار کنند به دو دستهDC ,AC تقسیم میشوند. مهمترین موتورهای AC ، موتورهای القایی هستند که کاربرد فراوانی دارند و البته نسبت به موتورهای DC دارای تکنولوژی ساده تر و ارزانتر میباشند.
از آنجا که تنظیم سرعت موتور DC آسانتر از موتور AC می باشد اولین تلاشها برای کنترل سرعت بر روی ماشینهای DC متمرکز بوده است. زیرا در موتور AC برای تغیر سرعت در موتورهای القایی باید ولتاژ و فرکانس را همزمان تغیر داد در حالی که نسبت این دو باید تقریبا ثابت باشد و این نیازمند تجهیزات قدرت و کنترلی پیچیده میباشد. در مقابل، در موتورهایDC به دلیل اینکه رابطه سرعت و لتاژ یک رابطه مستقیم است با هزینه کمتری میتوان آنها را کنترل کرد و از آنها استفاده نمود.
موتورهایDC از یک میدان و یک آرمیچر تشکیل شده اند، که این میدان به وسیله سیم پیچهای DC تحریک می گردد و یک فلوی مغناطیسی تولید می کند که به داخل آرمیچر حلقه میزند و چون آرمیچر نیز خود به ولتاژ متصل شده است، تولید گشتاور میکند و موتور به چرخش در می آید. موتورهایDC خود نیز دارای انواع متفاوتی هستند که از آن جمله میتوان به سرو موتور، موتورهای پله ای و موتورهای DC مغناطیس دائم و .... اشاره کرد، که در انجام این پروژه از یک موتور DC استفاده شده است.
معمولا برای کنترل دور موتورDC ، ولتاژ اعمالی به موتور ( دو سر آرمیچر ) را تغییر میدهندو برای این منظور مثلا میتوان یک منبع تغذیه متغیر ساخته و آن را به موتور وصل کرد. اما اکثرا برای تغیر ولتاژی که دو سر موتور قرار می گیرد، یک سطح ولتاژDC را برش میزنند (به صورت یک موج مربعی ) و به موتور اعمال می کنند و چون موتور دارای خاصیت سلفی است مقدار متوسط این موج را میگیرد و سرعت موتور را ولتاژ متوسط آرمیچر تعین می کند و چون کنترل جهت موتور هم میتواند مهم باشد باید بتوان جهت موتور را نیز کنترل کرد و این امر با تغیر پلاریته ولتاژ اعمالی به دو سر آرمیچر صورت می گیرد. برای تحقیق این امر راههای متفاوتی وجود دارد که چند نمونه از آنها در ادامه آمده است.
PWM( Pulse Width Modulation
یک موج مربعی است که پهنای پالس آن مدوله شده تا پریودهای متغیر روشن و خاموش بودن به دست آید ، در حالی که دوره تناوب کل ثابت است. نسبت زمان روشن بودن به دوره تناوب را duty cycle گویند ، مثلا duty cycle 50% به معنای یک موج مربعی متقارن می باشد.
از سیگنال PWM در کنترل دور موتور بسیار استفاده می شود .
راه اندازی موتور DC
• جهت کنترل موتور به قابلیت هایی همچون حرکت به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور احتیاج داریم و این نیازها را درایور مورد نظر ما یعنی L298 براحتی تامین می نماید. L298 یک آیسی پل-H دوتایی ( DUALH-Bridge) دارای ۱۵ پایه میآباشد که قادر است وظایفی چون چرخش موتور به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور را انجام دهد. کنترل موتور به این شرح است که پس از محاسبه میزان چرخش موتور برای جابجایی مورد نظر با استفاده از میکرو کنترلر به تعداد مورد نظر پالس به پایه راه انداز ارسال میآکنیم. • یک پایه برای تعیین جهت چرخش (ساعتگرد و پاد ساعتگرد) مورد استفاده قرار میآگیرد.
• پایه Enableمدار راهآانداز را فعال و غیر فعال میآنماید.
درایور چیست ؟
همان طور که می دانیم موتور های جریان مستقیم برای کار کردن نیاز به تغذیه (بایاس) دارند . معمولا موتور هایی که برای ساخن ربات های دانشگاهی استفاده می شود با ولتاژ های 5 یا 6 یا 9 یا 12 یا 24 کار می کند . و بسته به مدل ، روش ساخت ، قیمت و ... دارای جریان کشی حدود 100 میلی آمپر تا 5 آمپر می باشند . یک روش آن است که آن را مستقیما به باطری وصل نماییم در این صورت با سرعت نهایی هود و در یک جهت خاص می چرخد اما در ربات ها ما نیاز به کنترل موتور [ روشن و خاموش کردن ، کنترل سرعت ، کنترل جهت و کنترل موقعیت ] داریم در نتیجه باید موتور را با استفاده از کنترلر ها ( مدارات منطقی یا مایکروکنترلر ها یا پی ال سی یا رایانه) کنترل نماییم . آما همان طور که می دانیم خروجی میکروکنترلر ها 5 ولت و 2 میلی آمپر است و نمی تواند موتور را بچرخاند . بنابراین ما نیاز به مدارات واسطه برای اتصال کنترلر به موتور داریم . به این مدارات درایور می گویند . که این درایور می تواند ترکیب رله و ترانزیستور یا آی سی یا مدارات ترکیبی باشد . معمولا برای موتور های دارای ولتاژ 5 تا 46 و جریان حداکثر 2 آمپر از آی سی L298N استفاده می شود . قابل ذکر است با یک آی سی می توان دو موتور دی سی را همزمان کنترل نمود .
-----------------------------------
زیرساختآهای مکانیکی در ساخت ربات
پیکره: شامل شاسی و بدنه است که تحمل بار و توزیع آن را بر عهده دارد.
چرخها: وظیفه پایداری پیکره در شرایط گونان را بر عهده دارد
مولد انرژی (موتور): انرژی لازم برای حرکت ربات را تامین می کند.
--------------------------------------
شاسی یا بدنه
همانند خود انسان که بدن او تمامی اجزاء حیاتی را در خود نگه داشته بدنه ربات نیز یک سازه جهت جلوگیری از آسیبآهای الکترونیکی، مکانیکی و الکترومکانیکی می باشد. بدنه و اسکلت بندی در ربات هم به صورت بدن خود انسان از یک سیستم اسلکتی در داخل که تمامی اعضا بدن را نگه داشته اند تشکیل می شود.
در بدنه ربات ها میتوان از MDF پلکسی گلس تفلون ، کارتن پلاست و ... استفاده کرد که در ، این ربات پس از بررسی طرح های متفاوت و تست تمامی مکانیک ها و انواع بدنه ، تصمیم به استفاده از بدنه( ( PlexiGlass به دلیل انعطاف ، قابلیت برش لیزر ، زیبایی و دوام و همچنین امکان اتصال سریع قطعات به یکدیگر گرفته شد . از دیگر قابلیت های پلکسی گلس می توان به مقاوت بسیار بالا در برابر ضربه ، 11 برابر شیشه هم ضخامت خاصیت فرم دهی سرد و گرم و وزن مخصوص آن اشاره کرد .
برای طراحی و شبیه سازی بدنه ربات از نرم افزار های مختلفی از جمله CorelDraw و Autocad وSolidWorks میتوان استفاده کرد که در این پروژه ما بیشتر از نرم افزار های SolidWorks و Autocad استفاده کرده ایم . مراحل کار بدین صورت بود که ابتدا چند طرح مختلف را بررسی کرده و آن ها در نرم افزار SolidWorks شبیه سازی سه بعدی کردیم و سپس آن ها را توسط برش لیزر روی صفحه های پلکسی گلس ، برش دادیم .
لینک عکس از مکانیک در نرم افزار
http://www.irfreeup.com/di-C4MK.png
چرخ ها :
مکانیزمهای مختلف و سیستمهای متعددی برای حرکت رباتها استفاده می شود که ما به چرخآها (wheels) بسنده می کنیم.
1-11-2 انواع چرخها:
لینک عکس:
http://www.irfreeup.com/di-3J8G.jpg
مکانیزمهای مختلف و سیستمهای متعددی برای حرکت رباتها استفاده می شود که ما به چرخآها (wheels) بسنده می کنیم.
انواع چرخها:
چرخهای ثابت Fixed wheel
چرخهای جهت پذیر مرکزی Centered orientable wheel
چرخهای جهت پذیر برون مرکزی off- Centered orientable wheel
چرخهای سوئدی (همه جهته) Swedish wheel
چرخ هرز گرد :
این چرخ که در قست میانی و جلوی ربات نصب میشود تنها وظیفه حفظ تعادل ربات دارد و باید کمترین اصطکاک را با زمین داشته باشد که میتوان از یکه بلبرینگ یا یک عدد ساچمه و یا ... باشد
--------------------------------------
شرح الگوریتم حرکت:
لینک تصویر:
http://www.irfreeup.com/di-WII3.png
حرکت ربات طبق شکل بالا می باشد:
در یک فضا به ابعاد 3*4 متر با فاصله 20سانتی متر از دیوار ها از نقطه استارت حرکت خود را آغاز میکند پس از پیمودن مسافت افقی 260سانتی متر به سمت چپ میرود سپس به صورت عمودی 72سانتی متر به سمت بالا میرود پس از آن دوباره260سانتی متر به سمت چپ میرود این روند تا نقطهend طبق نقشه الگوریتم اجرا خواهد شد سپس از نقطه end به سمت پایین 360سانتی متر را پیموده تا به نقطه استارت برسد.
-------------------------------------
نحوه ارسال اطلاعات:
کار ماژول گیرنده و ماژول فرستنده چیست؟
ما میتوانیم با این ماژول ها اطلاعات را بصورت دیتا بین دو میکرو رد و بدل کنیم یعنی ماژول فرستنده به یک میکرو و ماژول گیرنده به میکرو دیگر وصل میشود و بین 200 تا 250 متر برد دارد با دستور دادن به میکرو که ماژول فرستنده بهش وصل است میتوانیم اطلاعات را بصورت دیتا فرستاده و میکرویی که ماژول گیرنده به آن وصل است بگیرد.و اجرا کند.
ماژول HMT,HMR :
•
این ماژول نیز یکی از ماژول های سریال است که دارای مدولاسیون FSK بوده و گزینه خوبی برای انتقال دیتا 1 طرفه می باشد .
•
کار کردن با این ماژول نیز بسیار ساده می باشد و این ماژول قابلیت اتصال مستقیم به میکرو را دارا میباشد .
•
ماکزیمم سرعت انتقال اطلاعات این ماژول 9600 bps می باشد و برای عملیات انتقال دیتا مانند انتقال مقادیر ولتاژ ، دما ، متن و عملیات کنترل از راه دور بسیار مناسب می باشد .
•
این ماژول با فرکانس های 433 ، 868 و 915 مگاهرتز در بازار موجود می باشد .
•
قیمت این ماژول نیز مناسب می باشد و در مقایسه با ماژول های دیگر گزینه خوبی برای افراد مبتدی می باشد .برد این ماژول بسته به شرایط محیطی از 100 تا 200 متر می باشد .
ماژول HMR فرکانس 433 مگاهرتز:
•
ماژول گیرنده
•
ولتاژ کاری بین 2.5 تا 5 ولت
•
درجه حرارت -35 تا +80 درجه
•
سرعت انتقال دیتا بین 600 تا 9600 بیت بر ثانیه
•
جریان کاری 11 میلی آمپر
•
برد با تقویت کننده 370 متر و بدون تقوبت کننده 250 متر
با مقایسه هایی که از لحاظ امکانات ماژول ها و قیمت آن ها انجام دادیم ، در این پروژه از ماژول گیرنده(HM-R) و ماژول فرستنده (HM-T) استفاده کردیم.
19-2 ماژول فرستنده (HM-T) :
سه تا پایه دارد :
•
منفی
•
مثبت
Data (این پایه باید به میکرو وصل بشود.
لینک تصویر از ماژول ها:
http://www.irfreeup.com/di-CRN4.jpg
-------------------------------------------
دیدگاه