SYSTEMY MIKROPROCESOROWE W AUTOMATYCE PROJEKT. Temat: Bariera optyczna

Transkrypt

1 SYSTEMY MIKROPROCESOROWE W AUTOMATYCE PROJEKT Temat: Bariera optyczna Przemysław Paździorek IV ARR 2000/2001

2 1. Cel projektu Celem opisanego tu projektu było zaprojektowanie i wykonanie bariery optycznej, wykorzystującej mikrokontroler firmy Motorola MC68HC05J1A. 2. Założenia projektowe Docelowo projektowana bariera służyć powinna jako element dodatkowego wyposażenia stanowiska laboratoryjnego robota przemysłowego IRB-6. Bariera powinna wykryć fakt wejścia człowieka w obszar roboczy w czasie pracy manipulatora oraz odpowiednio zareagować tzn. włączyć STOP AWARYJANY. Układ powinien pracować stabilnie w każdych warunkach (oświetlenia, temperatury itp.) STREFA CHRONIONA BARIERA OPTYCZNA BIURKA SZAFA STEROWNIKA IRB-6 Rys 1. Schemat chronionej strefy.

3 3. Realizacja projektu W opisywanej barierze optycznej wykorzystany został scalony odbiornik podczerwieni SFH Układ ten reaguje na odpowiednio modulowane promieniowanie podczerwone o częstotliwości 36kHz.Dzieki takiemu właśnie rozwiązaniu eliminujemy zakłócenia pochodzące od zewnętrznego oświetlenia. Do uzyskania częstotliwości 36 khz użyto popularnego generatora LM555, modulacją wiązki podczerwonej zajmuję się mikrokontroler. Odbiornik umieszczony został na oddzielnej płytce i połączony przewodem z urządzeniem. ired

4 3.1. Odbiornik SFH-5111 SFH 5111 jest scalonym odbiornikiem podczerwieni stosowany głównie w urządzeniach RTV sterowanych pilotem na podczerwień. Odbiornik reaguje na promieniowanie o długości fali 940 nm. Wyposażony jest w filtr o paśmie przenoszenia ok. 36kHz. Scalonu odbiornik jest kompatybilny zarówno z technologią CMOS jak i TTL. Wyjście jest aktywne w stanie niskim. Rys. 2. Przebiegi czasowe nadajnika i odbiornika podczerwieni Mikrokontroler W projekcie zastosowano najmniejszy z mikrokontrolerów firmy Motorola HC05. Jego zadaniem jest odpowiednia modulacja nadawanego sygnału w podczerwieni. Do tego celu wykorzystano przerwania pochodzące od RTI. Na porcie PA7 uzyskano sygnał o okresie ok. 16,4 ms i 50% wypełnieniu. Do wejścia przerwań zewnętrznych IRQ, który jest aktywny w stanie niskim, podłączono wyjście odbiornika podczerwieni. Mikrokontroler zlicza ilość otrzymanych przerwań zewnętrznych w pewnym odcinku czasu i sprawdza czy mieści się ona w odpowiednim zakresie. Za mała ilość informuje nas o tym, że ktoś stanął pomiędzy odbiornikiem a nadajnikiem, za duża ilość może świadczyć o zakłóceniu bariery przez inne źródło podczerwieni np. pilot TV. Jeżeli zauważy któreś z tych zjawisk wystawia stan wysoki na port PA6. Program sterujący pracą układu jest bardzo prosty, powstał on przez modyfikację laboratoryjnego programu demonstracyjnego. PROGRAM: #include h705j1a.frk ORG RAM tim_counter ds 1 /deklaracja zmiennych tim_counter2 ds 1 ext_counter ds 1

5 ORG EPROM TIMER_ISR: /obsługa przerwania od timera inc tim_counter inc tim_counter2 bset 2,tscr rti EXTERNAL_ISR: /obsluga przerwan zewnetrznych inc ext_counter bset 1,iscr rti INIT: /procedura inicjalizacyjna clra lda #$f0 sta ddra lda #3 sta ddrb clrx lda #0 sta portb sta porta sta tim_counter sta tim_counter2 sta ext_counter bset 4,tscr bclr 0,tscr bclr 1,tscr cli rts tim /procedura umozliwiajaca odpowiednia modulacje sygnalu nadawanego lda porta eor #$80 sta porta clr tim_counter tim2 /procedura sprawdzajaca pojawienie sie stanow alarmowych lda ext_counter cmp #5 bls alarm /przyszlo za malo przerwan (ktos przeszedl przez bariere) cmp #12 bhs alarm /przyszlo za duzo przerwan (odbiornik odebral dodatkowy sygnal) clr tim_counter2 clr ext_counter

6 alarm /procedura wlaczjaca alarm bset 6,porta clr tim_counter2 clr ext_counter START: jsr init tag /glowna petal programu lda #00 sta copr lda tim_counter cmp #1 beq tim lda tim_counter2 cmp #10 beq tim2 ORG VECTORS dw timer_isr dw external_isr dw start dw start org MOR DEFOPT equ PIRQ. OSCRES. db DEFOPT 3.3. Zasilanie Do zasilania układu można wykorzystać dowolny popularny zasilacz wtyczkowy. Układ został wyposażony w prostownik oraz stabilizator napięcia Maksymalne napięcie wejściowe ograniczone jest przez wartość maksymalnego napięcia dla kondensatorów znajdujących się w układzie zasilania. 4. Wnioski W czasie realizacji projektu zauważono, że ważnym elementem jest ustalenie prądu diody nadawczej, przy zbyt dużej wartości do odbiornika po linii zasilania dochodziły zakłócenia powodujące jego ciągłe wzbudzenie.dodatkowo, aby wyeliminować zakłócenia zastosowano filtr dolno przepustowy na lini zasilania odbiornika. W przypadku gdyby spadek napięcia na lini przesyłowej oraz na filtrze pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem okazałby się zbyt duży należałoby zastosować oddzielny układ zasilania dla odbiornika. W tym konkretnym przypadku polegałoby to na dołożeniu w układzie zailania dodatkowego stabilizatora, z którego doprowadzone byłoby zasialnie do odbiornika. Następnym ważnym elementem, jest dobór odpowiednio dokładnych elementów generatora zbudowanego na układzie LM555, a w szczególności pojemności aby generator był nie czuły na zmiany temperatury.