POLITECHNIKA POZNASKA WBMi Z Zakad Urzdze Mechatronicznych STEROWNIKI

POLITECHNIKA POZNAŃSKA WBMi. Z Zakład Urządzeń Mechatronicznych STEROWNIKI URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH Projekt Wskazówki projektowe GRZEGORZ. PITTNER@PUT. POZNAN. PL

Plan działania 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) Ustalić cel Ustalić parametry Wykonać schemat ideowy Wypisać potrzebne peryferia Wypisać potrzebne elementy Dobrać MCU Wykonać schemat Wykonać routing płytki Wykonać płytkę Uruchomić plytkę Połączyć się z MCU Zaprogramować Ocenić działanie programu do skutku Dopracować dokumentację

1) Cel projektu • Wykonać regulator temperatury w akwarium

2) Ustalić parametry • Regulowanie temperatury w zakresie od 10 do 40°C • Grzałka 12 V, 1 A (12 W) • 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 Gniazdo zasilania Grzałka Zasilanie 5 V stabilizowane Tranzystor mocy LED Gniazdo grzałki Czujnik temp. Potencjometr nastawy temp MCU PWM GPIO Wyświetlacz 7 segmentowy ADC 0 ADC 1 ADC 2 ADC 3 Potencjometr nastawy P ADC 4 Potencjometr nastawy I Pamięć flash Potencjometr nastawy D Wyświetlacz 7 segmentowy TIMER 500 Hz Zegar wew. 1 MHz Gniazdo programatora JTAG

4) Wypisać potrzebne peryferia • • • PWM ADC (5 kanałów) GPIO (min. 9 pin) Timer (500 Hz) Wewnętrzne RC (1 MHz) Zdobyć wiedzę (np. z noty katalogowej) - jaki tryb PWM? jaka częstotliwość PWM? akie obciążenie PWM nasyci tranzystor? Jaki tryb ADC? Czy 1 MHZ starczy? Jak wyskalować ADC (jakie Aref) Ilu bitowy timer?

5) Wypisać potrzebne elementy • • • grzałka Potencjometry (4 szt. ) 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 • • • ATmega 8 ATmega 16 ATmega 32 ATmega 64 ATmega 128 wersje L

7) Wykonać schemat • Zasilanie: 5 V 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 10 mil • 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

Układ RESET Do JTAG

Układ interface’u programowania JTAG

Układ rezonatora zewnętrznego

Czytelność schematu - labels

Klucz tranzystorowy npn

strefy ZASILANIE JTAG DRIVER MOCY UKŁ. RESET ANALOG MCU ZEGAR PASEK LED ELEMENTY MOCY KLAWIATURA SILNIK

makrodefinicje #define LED 1_ON PORTA|=(1<<4) #define PORT_LED 1 #define PORT_LED 2 PORTA #define LED 1_OFF PORTA&=~(1<<4) #define PORT_LED 3 PORTB … #define PIN_LED 1 6 #define PIN_LED 2 4 void main(void) 1 {#define PIN_LED 3 … … void main(void) { LED 1_ON; … … PORT_LED 1|=(1<<PIN_LED 1); LED 1_ON; PORT_LED 2&=~(1<<PIN_LED 2); . . … PORT_LED 2|=(1<<PIN_LED 2); LED 1_OFF; PORT_LED 3&=~(1<<PIN_LED 3); }}

Fusebits, lockbits

GOTOWCE GOTOWE ROZWIĄZANIA Z PRZYSŁOWIOWEGO GOOGLE SĄ DOBRE JEŻELI: • WIEMY O NICH WSZYSTKO! • ŹRÓDŁO JEST WIARYGODNE! • DOTYCZĄ NASZEGO PRZYPADKU!

NOTA KATALOGOWA

powodzenia