Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Michał Łubniewicz

Sterownik osi robota


An axle controller for a robot


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Marcin Kociołek
Dodatkowy opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Paweł Poryzała

Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2018-11-15
Streszczenie pracy dyplomowej:
W niniejszej pracy opisano projekt sterownika osi robota mobilnego. Opisywany sterownik przeznaczony jest do sterowania dwoma silnikami prądu stałego z magnesami trwałymi. Pracę otwiera krótki przegląd dziedziny z zakresu robotów oraz sposobów sterowania silnikami. Następnie opisano założenia projektowe wraz z ich uzasadnieniem. W dalszej części pracy szczegółowo opisano dobór poszczególnych elementów układu, w tym silników. Uwzględniono wybór topologii, sposobu sterowania oraz mikrokontrolera. Opisywany projekt zbudowano wykorzystując sterowniki mostków A3941 oraz mikrokontroler AVR ATmega644PA. Mostek tranzystorowy zrealizowano na tranzystorach AOL1240. Liczne zabezpieczenia z układów A3941 zostały zaimplementowane w wykonanym sterowniku. Dodatkowo w sterowniku przewidziano zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją zasilania obwodu. W dalszej części pracy opisano przebieg projektu elektrycznego, ze szczególnym uwzględnieniem doboru elementów obwodu mocy. Zadbano również o dwa warianty wykonania układu: rozwojowy i produkcyjny Część pracy traktująca o projekcie obwodu drukowanego skupia się na opisie odpowiedniego rozdzielenia części sygnałowej, pomiarowej oraz obwodu mocy. Opisano w niej kwestie dotyczące ścieżek powrotu dla linii silnoprądowych oraz ogólne zagadnienia rozłożenia elementów na płytce. Niniejszą pracę zwieńcza opis rozwoju oprogramowania mikrokontrolera ATmega oraz procedury uruchamiania zmontowanej płytki. Dalsze plany rozwojowe przewidują implementację regulatora PID oraz komunikacji za pośrednictwem interfejsu TWI (I²C). Słowa kluczowe: Sterownik, mostek-H, MOSFET, PWM, silnik.
Abstract:
This engineering thesis describes project of an axle controller of a mobile robot. Described driver is meant to control two direct current permanent magnet motors. The thesis begins with a short digest of current robot constructions and motor control solutions. Then the design criteria with their grounds were described. Further part of the thesis describes in detail selection of the components, including motors, for which the controller will be utilized. The selection of topology, way of controlling of actuating part and microcontroller has been described as well. The described project was implemented based on bridge controllers A3941 by Allegro Microsystems and AVR ATmega644PA microcontroller. Discrete transistor bridge was built with Alpha&Omega (AOSMD) AOL1240 transistors in SuperSO-8 package. The protection functionalities that have been implemented in the controller, based on A3941 ICs are: overvoltage, thermal and short-circuit. Additionally, reversed polarity protection for power circuit has been implemented, using a p-channel MOSFET. Farther part of this thesis describes electrical design with special attention to selection of power circuity components. Two variants of the circuit were provided. The first one is a development variant, including mounting such components as buttons, diodes and test points, which are supposed to help during debugging of the firmware and during tests of the hardware. The second variant is a production version, focused on lower production costs, excluding components that are expendable in the programmed controller. The part of the thesis regarding design of the printed circuit board is focused on describing separating the signal, measure and power circuit. The manners aspects described in it are about the return paths for high current nets and generic aspects of component placements on the board. This thesis ends with presentation of firmware for the ATmega microcontroller and procedure of launching the assembled hardware. Further development plans include implementation of PID regulator and communication with TWI (I²C). Keywords: Controller, H-bridge, MOSFET, PWM, motor.