POLITECHNIKA POZNAŃSKAWBMiZ

Zakład Urządzeń Mechatronicznych

STEROWNIKI URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH

ProjektWskazówki projektowe

GRZEGORZ.PITTNER@PUT.POZNAN.PL

Plan działania1) Ustalić cel2) Ustalić parametry3) Wykonać schemat ideowy4) Wypisać potrzebne peryferia5) Wypisać potrzebne elementy6) Dobrać MCU7) Wykonać schemat8) Wykonać routing płytki9) Wykonać płytkę10) Uruchomić plytkę11) Połączyć się z MCU12) Zaprogramować13) Ocenić działanie programu14) Dopracować dokumentację

do skutku

1) Cel projektu

• Wykonać regulator temperatury w akwarium

2) Ustalić parametry

• Regulowanie temperatury w zakresie od 10 do 40°C

• Grzałka 12V, 1A (12W)• Regulator będzie działał płynnie (PID)• Nastawy P,I,D będzie można zmieniać• Zasilanie stacjonarne• Aktualną temp. będzie wskazywał wyświetlacz

7 segmentowy, 2 cyfrowy

3) Wykonać schemat ideowy

MCU

Grzałka Tranzystor mocy

Zasilanie 5V stabilizowane

Czujnik temp.

Potencjometr nastawy temp

Gniazdo zasilania

Wyświetlacz 7 segmentowy

Wyświetlacz 7 segmentowy

LED

PWM

ADC 0

ADC 1

GPIO

Pamięć flash

Gniazdo programatora JTAG

Zegar wew. 1MHz

Gniazdo grzałki

Potencjometr nastawy P

Potencjometr nastawy I

Potencjometr nastawy D

ADC 2

ADC 3

ADC 4TIMER 500Hz

4) Wypisać potrzebne peryferia• PWM• ADC (5 kanałów)• GPIO (min. 9pin)• Timer (500Hz)• Wewnętrzne RC (1MHz)• Zdobyć wiedzę (np. z noty katalogowej)

- jaki tryb PWM?- jaka częstotliwość PWM?- akie obciążenie PWM nasyci tranzystor?- Jaki tryb ADC?- Czy 1MHZ starczy?- Jak wyskalować ADC (jakie Aref)- Ilu bitowy timer?

5) Wypisać potrzebne elementy

• grzałka• Potencjometry (4szt.)• Sensor temperatury analogowy• Złącze do grzałki• Itd….• Zdobyć wiedzę o elementach

– Jaka grzałka?– Jaki sensor temp.? (symbol, zakres, cena, pinout)– Jak połączyć sensor z płytką?– Jaka wartość potencjometru– Jak połączyć potencjometr z płytką i obudową– Itd…

6) Dobrać MCU

• ATmega8• ATmega16• ATmega32• ATmega64• ATmega128• wersje L

7) Wykonać schemat

• Zasilanie: 5V stabilizowane (obliczyć zrzut i dysypację termiczną)

• Podział płytki na strefy (analogowa, cyfrowa, mocy, zasilania, itd…)

• Duża dbałość o detale (grubości ścieżek, odległości, szumy, jakość połączeń, krętość ścieżek krytycznych itd…)

• CZYTAĆ NOTĘ KATALOGOWĄ, analizować przykładowe aplikacje hardwarowe

• Podstawki DIP pod MCU ułatwią lutowanie i wymianę

8) Wykonać routing

• Po wykonaniu routingu wydrukować PCB na kartce i przymierzyć elementy

• Ścieżki min 10mil• Ścieżki ADC daleko od PWM,Q,zasilania mocy• Ścieżki od JTAG możliwie proste i krótkie• Ścieżki od zegara bardzo krótkie• Kondensatory blisko elementu który odszumiają• Elementy blisko siebie• Optymalizować powierzchnię płytki• Optymalizować liczę otworów• Pamiętać o opisach złącz i o wytycznych projektowych

9) Wykonać płytkę

• Wiele błędów podczas uruchomienia projektów powstaje właśnie na tym etapie (coś nie styka, coś zwiera, coś źle przylutowane)

• Trwa to zawsze więcej czasu niż się planuje• Wykonać płytkę to nie to samo co ją

uruchomić• Dbać o staranność i o detale

Popularne przypadki:zasilanie stabilizowane

Doprowadzenie zasilania

filtr

filtr

Układ RESET

Do JTAG

Układ interface’u programowania JTAG

Układ rezonatora zewnętrznego

Czytelność schematu - labels

Klucz tranzystorowy npn

strefy

ZASILANIE

JTAG

MCU

ANALO

G

ZEGAR

SILNIKDRIVER MOCY

ELEMENTY MOCY

KLAWIATURA

PASEK LED

UKŁ. RESET

makrodefinicje#define PORT_LED1 PORTA#define PORT_LED2 PORTA#define PORT_LED3 PORTB#define PIN_LED1 6#define PIN_LED2 4#define PIN_LED3 1…void main(void){…PORT_LED1|=(1<<PIN_LED1);PORT_LED2&=~(1<<PIN_LED2);..PORT_LED2|=(1<<PIN_LED2);PORT_LED3&=~(1<<PIN_LED3);}

#define LED1_ON PORTA|=(1<<4)#define LED1_OFF PORTA&=~(1<<4)…void main(void){…LED1_ON;…LED1_ON;…LED1_OFF;}

Fusebits, lockbits

GOTOWCE

• WIEMY O NICH WSZYSTKO!• ŹRÓDŁO JEST WIARYGODNE!• DOTYCZĄ NASZEGO PRZYPADKU!

GOTOWE ROZWIĄZANIA Z PRZYSŁOWIOWEGO GOOGLE SĄ DOBRE JEŻELI:

NOTA KATALOGOWA

powodzenia