Sterownik urządzenia do wykładania szczepionek z samolotu cd.

2. MODUŁ STEROWANIA

Moduł sterowania został zbudowany w oparciu o osobną jednostkę obliczeniową – mikrokontroler Atmel ATmega16. Jako urządzenie wykonawcze zastosowano unipolarny silnik krokowy Panasonic 55SPM25D. Silnik cechuje się mocą 4W oraz 48. krokami. Maksymalny moment obrotowy dla napięcia zasilania 12V to około 70 mNm przy ok. 80 PPS, dla 24 V 130 mNm, przy około 105 PPS [5]. Jako końcówkę mocy wybrano układ ULN2003. W celu zwiększenia wydajności prądowej wykorzystanych wyjść, wyprowadzenia układu zostały połączone parami. Algorytm sterowania silnikiem powoduje obrót wału silnika o 90 stopni z częstością wynikającą z wartości obliczonej przez procesor nadrzędny, lub podaną przez użytkownika. Sterowanie zrzutem wymaga odmierzania dwóch odcinków czasu. Pierwszy z nich wyznacza częstotliwość zrzutów, drugi powoduje opóźnienie pomiędzy przełączeniami kroków silnika.

Głównym założeniem przy tworzeniu algorytmu sterowania silnikiem było zaniechanie użycia programowych pętli czasowych. Ich implementacja wymaga programowania na poziomie języka asembler, co wydłuża czas powstawania programu. Jeśli w systemie występują przerwania, taki pomiar może stać się niedokładny. Z tego też względu wszelkie opóźnienia czasowe zostały zaimplementowane z użyciem zegara czasu rzeczywistego RTC.





Procesory z rodziny AVR pozwalają wykorzystać jako zegar RTC 8. bitowy TIMER2 [6]. Wymaga to zastosowania rezonatora zegarkowego 32768 Hz oraz przestawienia pracy zegara w tryb asynchroniczny. Mikrokontroler pozwala na wykorzystanie dwóch przerwań związanych z TIMERem. Przerwanie typu „Timer Overflow” jest zwracane w momencie przepełnienia licznika, natomiast „Output Compare” zwracane jest gdy wystąpi zgodność rejestrów TCNT2 (wartość licznika) oraz OCR2 (wartość zadana).

W projekcie wstępnie założono, że zrzut będzie się odbywał nie częściej niż co 0,25 sekundy, z tego też względu preskaler zegara ustawiono na 32. Wartość ta może być w łatwy sposób modyfikowana. Prędkość obrotową silnika ustalono empirycznie. Odpowiedni moment obrotowy oraz szybkość obrotu otrzymano przy wartości zmiennej STALA_OCR równej 2. Schemat działania algorytmu przedstawiają rysunki 2 i 3.

W kolejnych etapach prac moduł zostanie rozszerzony o manualny zadajnik częstotliwości zrzutów. Sterowanie manualne ma zapewnić możliwość wykorzystania urządzenia w przypadku utraty jednostki głównej, obliczającej parametry zrzutu.