Компьютер
управляет
подачей
теннисных шариков
Предложена
реализация
по принципу «чем
меньше
деталей, тем
меньше
поломок». С
музыкой.
Cодержание:
Назначение
В данном
документе,
приведено
описание системы
компьютерного
управления
двумя
моторами
автомата
подачи теннисных
шариков. См. http://shabronov_s2.dyn-dns.ru/temp/tenis_bam_v1/
- Для
управления
двигателем
используется
конвертор usb-rs485.
В настоящее
время, они
достаточно
распространены
и доступны.
Несколько
ссылок: ссылка1, ссылка2, ссылка3 (автор тут
купил за
240руб).
- Используются
составные
мощные
транзисторы
кт827а/b. Допускается
любая
замена,
аналогичного
типа. Это
мощный
электронный
ключ. Расчет
подобных
классических
схем хорошо
описан в литературе.
- Рабочий
ток по цепи D+ - линия
– D- формируется
конверторами
до уровня 30-40 миллиампер.
Что вполне
хватает для
управления
силовыми
транзисторами.
Кроме того,
конверторы
имеют
гальваническую
развязку.
- Выход
D- конвертора,
в исходном
состоянии
без передачи
сигнала – 5в.
Диод не
пропускает
ток по цепи D+-транзистор-диод-D-,
а
резисторы R2 R4 в
цепи база-эммитер
запирают
транзисторы.
- При
передачи
сигнала на D- формируется
+5в. Через
диод,
положительное
напряжение
открывает
транзистор
и
включается
мотор. Резисторы
R1 R3 определяют
ток базы
для включения транзисторов.
- В
цепи D+ диод
требуется,
для защиты
от
замыкания
на землю, при
выходном
уровне
сигнала +5в. В
работе
ключа
используется
протекание
тока только
в одном
направлении.
- Конденсаторы
С1 и С2 –
формирует
среднее
напряжение,
зависимое
от
скважности
управляющих
импульсов.
- Скважность
передаваемых
сигналов
меняется, и
пропорционально
меняется
накапливаемое
напряжение,
и
соответственно
скорость
вращения. Принцип
управления
показан
ниже на
рисунке. Сигнал
00 имеет
скважность.
Передаем
сигнал
значения 0x07 как
показано
ниже на
рисунке. Формируется
общая
скважность с
другим соотношением.
Т.е. таким
образом,
отношение
сигнала к
периоду
может
меняться 1/ 10 и до
9/ 10, что,
конечно же
мало. Подсчет
проводим по
тактовым интервалам.
Период
состоит из 8
бит, 1
стартовый
интервал и 1
стоповый
интервал. Итого
10. И
время
скважности может
меняться от
1го тактового
интервала –
это стартовый
интервал и
передача
всех 1. До 9 –
когда
передается
все 0.
- Для
увеличения
точности управления
вводится
изменение
не на один байт,
а на 8 байт. Т.е.
период
состоит из 8
байт это 10*8
тактовых
интервалов.
Получается, что
градация
скважности
меняется
от 8 /80,
до 72/80 на
интервале в 8
байт. А
при
необходимости,
точность
регулирования
можно
увеличить и
еще.
Это
все один и
тот же файл test_monsys.exe ,
содержит в
своем теле
исполнение,
текст, компилятор
и возможности
для
дальнейшего
развития.
Требуется
выполнить
программу, ключами
настройки в
командной
строке. Для
получения
cmd-файла с
настройками,
вначале выполняется
переход к
нашему
режиму ШИМ-управления
вручную, а
именно:
- выполнить
программу,
нажав <enter> или
«кликнуть»
мышкой.
Откроется
главное
окно, как
показано
ниже на
рисунке.
Далее,
нажимать или
на
клавиатуре
или мышкой на
окне и
перейти на
режим ШИМ.
- z – управление
двигателем
теннисного
автомата;
- появиться
окно режима
ШИМ-управления
теннисного
автомата.
Клавишей w
–сформировать
файл cmd. Выделено
цветом.
Для
автоматического
перехода и
выполнения
используется
сформированный
файл test_tenis_rs-485-dvig2_post_i.cmd Он
открывается
и
редактируется
текстовым
редактором.
Например, БЛОКНОТом.
Файл
содержит
наименование
исполняемого
файла, и всю
последовательность
командной
строки,
необходимую
для задания
режима ШИМ-управления.
test_monsys.exe
s 3 m
3 x z 2 v 9600 9 6 1
3 где,
после
наименования
файла идут
опции:
S
– режим работы
с консолью.
Если
поставить К- то будет
выполнение
без консоли.
3
– порт com,
задаваемый
при работе с
другими
режимами. В
нашем режиме
можно
указать
любое число от
1..255 Т.к. com-порты
режима ШИМ
указываются
далее;
m
– режим
выполнения с
музыкальным
сопровождением.
Данную букву
опции допускается
убрать при
необходимости.
Другие опции
убирать
нельзя, т.к. не
будет
перехода к
заданному
режиму;
3 –
режим тесты
общие;
x – тесты
rs-485;
z - управление
двигателем
теннисного
автомата;
2 – режим
управления
двумя
двигателями
постоянного
тока;
и
теперь,
наиболее важное,
для
именно
Вашего
Компьютера и
Ваших портов.
v 9600 9 6 1 3 – это
скорость для
портов 9600 бит в
секунду, порт
9 и порт 6
и далее
перейти к
режиму 1 – тест равномерной
скорости и 3 –
выполнение
равномерного
увеличения
скорости до
максимального и
сброс в 0 .
Вероятнее
всего, на
Вашем
компьютере
будут другие
порты. Чтобы
узнать
подключенные
порты, по
клавише 2
вызовите
диспетчер
устройств.
Посмотрите,
что у Вас
используется.
Ниже на
рисунке
выделено два
порта 22 и 26. Их и
запишите.
Помните,
что если повторно
Вы включаете
в разные USB-порты
преобразователи
USB-rs-485,
то будут и
разные usb-serial.
Желательно,
USB-порты
использовать
постоянные и не
менять настройки.
Исправив
под свои
порты опции,
выполните вновь
файл test_tenis_rs-485-dvig2_post_i.cmd Запустится
программа,
последовательно
пройдет по всем
окнам,
настроит
указанные
порты и откроет
режим 3. Как
показано
ниже на
рисунке.
Цветным
овалом выделено
сообщение о
правильном
открытии портов.
Если,
порты
указаны не
правильно,
или они заняты
другими
программами,
то
формируется сообщение
об ошибке,
как показано
и выделено
цветовым
овалом ниже
на рисунке.
- В
данной тестовой
реализации
для
формирования
сигнала ШИМ-управления
задано 0x10 байт
т.е. 16
по
десятичной
системы
счисления. В
описании
выше,
приведено
обоснование
для 8 байт.
Возможно,
потребуется
и большая
точность
для других
задач, то
потребуются
и другие
тесты.
- Видео
в хорошем качестве.
Ниже
фрагменты
на макете. Но
на фото
вращение не
увидишь.
- И
фото
на
макете
теннисного автомата.
Видео в
хорошем качестве. А так,
как
размазанная
полоса
получается.
Для
наглядной
проверки ШИМ-управления,
используйте
обычный
светодиод,
подключенный
к шине rs-485. Показано
ниже на фото.
При
выполнении
режима s –
периодично максиум и миниум,
диод будет изменять
интенсивность
свечения.
Степень
интенсивности,
зависит от типа
светодиода. Автор
использовал АЛ307б,в зеленого
и красного
свечения. Но, для
точной
проверки,
лучше воспользоваться
осциллографом.
·
Нажимая
кнопки
управления,
настраиваете
и проверяете
«пуляние»
и «вращение»
теннисного
автомата.
·
Выбор
скорости, не
обязательно
должен быть
привязан к
ряду 75 150 300 600 и т.д. Допускается
устанавливать
и
промежуточные
значения. Это
может
потребоваться
для точного
подбора ШИМ-управления
и
конденсатора,
включенного
параллельно двигателю.
Максимальная
скорость зависит
от типа
адаптера и
может
достигать
более 1000 кбит в
секунду.
Проверить
можно, указав
опцию … v 1000000 … И если
у Вас есть
рядом
радиоприемник
с диапазоном
ДВ СВ, то
вы получите
маломощный
передатчик. Тут
есть простор
для
творчества. Так
авторский
адаптер
работал до
скорости 2 400 000
бит в
секунду.
- Внимание!
Автор
намеренно
во всех
диаграммах
и описаниях передаваемых
кодов последовательность
байтов в
битах
перевернул. Это
сделано для
понимания. Передачи
байта кода x00 (0000-0000) и
коду x07(0000-0111) соответствует
вид на
рисунке
ниже. При
передаче в
порт,
выдается в
начале
младший бит,
и потом
последующие
старшие. В
программе
этот «перевертыш»,
естественно,
учтен.
Выполняется
операцию
«инвертирования»
передаваемых
кодов.
- Автор
постоянно
работает с
программами
тестов.
Появятся
новые
задачи по
тестам. И
соответственно
в меню
появятся
новые буквы
опций.
Такова
жизнь. Все
течет и все
изменяется. В
конце
текста есть
сноска времени
редакции.
- Предложена
система
управления
ШИМ для моторов
постоянного
тока на
основе usb-rs-485 преобразователей;
- Программа
имеет
упрощенный
«оконный»
интерфейс и
предназначена
для тестирования
систем на
ШИМ;
- Программа
не
устанавливается,
не прописывается
в системные
библиотеки;
- Программа
работает
под
операционными
системами WINDOWS 95/98/NT/2000/XP/Vista/Win7 и
использует
только
функции api- ядра
системы –
файл kernel32.dll
- Программа
написана на
языке Форт
версия spf4.exe –
автор
А. Черезов http://www.forth.org.ru
- Текст
всей
программы
доступен по
опции …*.exe s 3 3
3 <enter> Библиотека
для ШИМ-управления
содержится в
файле test_rs485_v1.f Все
изменения
и
дополнения
доступны
для любого
желающего. Описание
программы
управления
для ШИМ
выходит за
рамки
данной
работы. В
тексте
программы
достаточно
много
комментариев.
- Текст всей
программы содержит
много
других
тестов и
опций, с которыми
работает
автор по
теме мониторига.
Не
рекомендуется,
что то
исправлять
в текстах,
без
необходимости.
Неизменность
текста
программы
легко проверяется
по
контрольной
сумме и дате
исполняемого
файла.
Для этого, при
выполнении
программы на
главном
окне нажать
F1 - выдается
текстовый
файл образа
экрана,
например okno_test_monsys_2015-02-04_23-54-30
.txt. В нем
содержаться
реквизиты
программы.
- Размер
файла,байт=10
438 144 ,KCexe= 4 248 330 65 ok.
Дата версии = 2015-02-04 18:52
- После
проведения
моторных
испытаний
макета на
выше
приведенном
программном
обеспечении,
планируется
подготовка программного
обеспечения
для
теннисного автомата
с
конкретными
условиями
тренировки. Однако,
«хочешь
насмешить
Бога, поделись
с ним своими
планами».
Поживем –
увидим.
4-2-2015
г.
Новосибирск
Автор Шабронов
Андрей
Анатольевич
тс. +7 913-905-8839 shabronov@ngs.ru
Успехов и
здоровья!
Ред2
7-9-2016