Scopul proiectului este realizarea unei masinute comandate prin joystick. Initial, am dorit ca masina sa fie telecomandata. Deoarece pentru transmisie as fi avut nevoie de inca o placuta de baza, am renuntat la telecomanda (legatura dintre joystick si masina se face folosind un cablu).

• Masina este comandata prin joystick pentru a avea un control mai bun asupra vitezei si asupra directiei.
• Pentru controlul directiei folosesc un servomotor.
• Prin butoanele de pe joystick se comanda: Semnalizare stanga/dreapta si farurile
• Cand masina franeaza, se aprind stopurile.

1. Masina - am folosit sasiul + motor tractiune
2. Servomotor Hitec Zebra ZS-F135 - http://phoenixmodels.ro/shop/servo-zsf135mg-micro-p-2579.html
3. Punte H - L298N - http://www.conexelectronic.ro/produs.php?id=120160
4. 4 leduri galbene
5. 2 leduri albe
6. 2 leduri rosii
7. 4 rezistente 120 Ohm
8. 1 rezistenta 1 Ohm
9. 4 diode BA159
10. 1 Condensator 100nF
11. Placa dezvoltare
12. Joystick - http://www.emag.ro/joystick/joystick-genius-f-16u-usb--p31600003101

Pentru a controla motorul de tractiune, simpla alimentare de la porturile placutei nu este suficienta pentru ca microcontroller-ul nu poate furniza un curent atat de mare. Pentru a avea un curent mare prin motor se poate folosi un tranzistor, baza tranzistorului fiind conectata la un pin al microcontroller-ului, ca in schema:

Totusi, pentru a selecta si sensul de rotatie al motorului se foloseste o punte H.

Schema punte H:

Functionare punte H:

Pentru puntea H am folosit circuitul integrat L298N. Acest circuit are integrate 2 punti H.

Schema L298N:

Deoarece intrarea switch-ului S2 este intrarea switch-ului S1 negata si intrarea switch-ului 4 este intrarea Switch-ului 3 negata, pentru a selecta sensul de rotatie folosim 2 pini ai microcontroller-ului (PD3 si PD4). Mai folosim inca o iesire a uC pentru a activa o punte H. Deoarece trebuie sa controlez si turatia motorului, pinul EnB de la L298N il conectez la pinul OC1B (PD4) (pentru a utiliza iesirea PWM).

Functionare L298N:

Pentru a proteja partea logica de tensiunea indusa de motor se folosesc 4 diode de protectie.

Un servomotor este un motor DC cu feedback. Nemodificat, se poate roti aproximativ 180 grade. Servomotorul are 3 pini: faza, masa, si comanda. Pentru a controla unghiul, pe pinul de comanda se trimit impulsuri de lungime variabila:

• 1 ms pentru 0 grade
• 1.5 ms pentru 45 grade
• 2 ms pentru 90 grade

cu o frecventa de 50 Hz.

Pentru a avea o rezolutie cat mai buna, folosesc un numarator pe 16 biti (Timer1 - Canal A) configurat pentru iesire PWM.

Initial, masina folosea pentru directie un motor DC obisnuit, avand 3 directii posibile: stanga, dreapta si in fata. Pentru a avea un control mult mai fin am inlocuit motorul cu un servomotor. Acum sunt posibile aproximativ 16 directii diferite.

Masina a fost echipa si cu leduri:

• 4 leduri pentru semnalizare
• 2 leduri pentru faruri
• 2 leduri pentru stopuri

Deoarece am cuplat cate 2 leduri in paralel, pentru calculului rezistentei de limitare a curentului prin leduri (diode) am folosit urmatoarea formula: R = ( Vin - Vled) / ( 2 * Intensitate led)

Am renuntat la circuitul care transmitea datele de la joystick prin USB. Joystick-ul este conectat la placuta de baza printr-un cablu cu 9 fire:

1. Potentiometru OX
2. Potentiometru Oy
3. Potentiometru Sens
4. Buton semnalizare stanga
5. Buton semnalizare dreapta
6. Buton modificare faruri
7. Buton pornire
8. Vcc
9. GND

Joystick:

Leduri:

Placa extensie:

Simulare Proteus

Programul este scris folosind limbajul de programare C cu ajutorul mediului de dezvoltare AVR Studio si WinAVR.

Initial, masina se afla in repaus. La apasarea butonului PORNIRE masina se deplaseaza cu viteza minima. Daca Y joystick > 0, atunci viteza masinii este v = Vmin + y * (V max - V min)

Daca Y joystick < 0, atunci viteza masina scade (v = v - | Y joystick | ) si se aprind stopurile.

Butonul semnalizare stanga / dreapta de pe joystick incrementeaza/decrementeaza variabila semnalizare. Semnificatia variabilei semnalizare:

semnalizare = 
0 sau 4 -> avaria
1 -> semnalizare stanga
2 -> semnalizarile sunt oprite
3 -> semnalizare dreapta

Functii folosite:

1. void initializarePorturi() - setarea directia pinilor microcontrollerul-ului.
2. void USART_init(void) - Initializare modul USART pt comunicatie la 9600bps, 8 biti de date, la 16MHz
3. void Timer1_init(void) - initializare Timer1 - canalele A si B, PWM, prescaler 256, frecventa 50 Hz ( TOP=ICR1=1250)
4. void ADC_init(void) - activeaza ADC si il pune in modul single conversion.
5. void modificaStopuri(uint8_t mod) - mod = 0 → stinge stopurile, mod = 1 → aprinde stopurile
6. void modificaHL(uint8_t b2), void modificaSemnalizare(uint8_t b2) - modifica farurile / semnalizarea in functie de comanda primita in byte2
7. void modificaTractiune(uint8_t b1, uint8_t b2) → determin sens, setez puntea H, actualizez viteza (OCR1B) si eventual modific stopurile.
8. void modificaDirectie(uint8_t b1) - setare unghi servomotor
9. int verificare() - daca am schimbat sensul de mers cand masina se afla in miscare → opresc brusc masina, aprind avaria si astept apasarea butonului reset pentru a continua
10. void citire() - citesc datele de la joystick (potentiometre, butoane).

Cod sursa + simulare Proteus: 332CB_Serbu_Victor.zip

Placa Baza:

Teste placa extensie:

Montare Servomotor:

Montare leduri si rezistente limitare curent:

Montare placa extensie pe masina:

Masina 1:

Masina 2:

Masina:

Filmulete:

• http://www.youtube.com/watch?v=OmbGkC64Gyk
• http://www.youtube.com/watch?v=6kTvwIGObDM

Lucrand la acest proiect am intampinat destule probleme, dar in final am obtinut o masinuta functionala.

O problema a fost faptul ca nu puteam controla servomotorul cand foloseam prescaler 1024 pentru Timer1, desi in simulatorul Proteus functiona corect. Am verificat daca servomotorul functioneaza folosind functia _delay_. Dupa ce am vazut ca servomotorul este functional, am incercat si cu prescaler de 256 si acum PWM-ul functiona.

Cea mai dificila problema a fost inlocuirea motorului pentru directie cu un servomotor.

• http://www.seattlerobotics.org/guide/servos.html
• http://www.societyofrobots.com/actuators_servos.shtml
• http://www.parallax.com/dl/docs/cols/nv/vol2/col/nv52.pdf
• http://en.wikipedia.org/wiki/H-bridge
• http://www.mcmanis.com/chuck/robotics/tutorial/h-bridge/index.html
• http://software.o-o.ro/l298-hbridge-meets-arduino-mega/
• http://www.otherpower.com/otherpower_lighting_leds.html