9636

اندازه گيري سرعت و موقعيت با يك حسگر مكانيكي و نمايش آن توسط يك ميكروكنترلر روي يك نمايشگر

كارشناسي

مهندسي برق-قدرت

1403

دكتر داوود عرب خابوري

دكتر عليرضا جليليان

1403/12/28

برق

Measuring speed and position with a mechanical sensor and displaying it on a display by a microcontroller

در اين پروژه، سيستم اندازه‌گيري سرعت و موقعيت يك حسگر مكانيكي (انكودر) با استفاده از دو روش افزايشي و مطلق طراحي و پياده‌سازي شده است. هدف اصلي، دستيابي به دقت بالا در تعيين وضعيت چرخشي و سرعت حركت با به كارگيري الگوريتم‌هاي پردازش داده و استفاده از ميكروكنترلر STM32F103C8T6 مي‌باشد. در روش افزايشي، سيگنال‌هاي پالس ديجيتال توليد شده توسط انكودر از طريق تايمرهاي داخلي ميكروكنترلر شمارش و تغييرات آن‌ها نسبت به مقدار قبلي محاسبه مي‌شود. اين تغييرات نشان‌دهنده تغييرات موقعيت و به تبع آن سرعت نسبي شفت است. از آنجا كه اين روش به شمارش پالس متكي است، طراحي آن از نظر سخت‌افزاري ساده و هزينه آن نسبتاً پايين است؛ لذا در كاربردهايي كه نياز به كنترل ديناميك و تغييرات سريع دارند، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. از سوي ديگر، در روش مطلق، ابتدا يك فرمان دستوري به انكودر ارسال مي‌شود تا سيستم موقعيت دقيق شفت را به صورت ديجيتال ارائه دهد. پس از دريافت فرمان، سيگنال كلاك فعال شده و بيت‌هاي داده‌اي موقعيت به صورت ترتيبي خوانده مي‌شوند. اين روش مزيت اصلي آن ارائه اطلاعات يكتا و دقيق در هر لحظه است؛ حتي در شرايطي كه برق قطع شود يا سيستم از حالت اوليه خارج گردد، لذا براي كاربردهاي حساس و سيستم‌هاي نيازمند دقت بالا بسيار مناسب است. سيستم طراحي شده با بهره‌گيري از وقفه‌هاي تايمر و كنترل زمان‌بندي دقيق، توانسته است فرآيند خواندن و پردازش داده‌ها از انكودرها را به صورت خودكار انجام دهد. همچنين، استفاده از پروتكل RS485 در بخش‌هاي ارتباطي موجب شده تا انتقال داده‌ها در محيط‌هاي صنعتي با نويز و تداخل الكترومغناطيسي به طور پايدار انجام پذيرد. نمايشگر متصل به سيستم نيز اطلاعات پردازش شده مانند سرعت و موقعيت را به كاربر ارائه مي‌دهد. نتايج آزمايش‌هاي اوليه نشان‌دهنده دقت بالا در اندازه‌گيري سرعت و موقعيت به همراه زمان پاسخ مناسب سيستم است. علاوه بر اين، تحليل‌هاي انجام شده و دياگرام‌هاي مفهومي ارائه شده در اين پروژه، مزايا و معايب هر يك از دو روش اندازه‌گيري را به وضوح نمايش مي‌دهند. به طور كلي، روش افزايشي با ساختار ساده و مناسب براي سيستم‌هاي با تغييرات سريع، و روش مطلق با ارائه موقعيت دقيق و بدون نياز به مرجع‌دهي، هر كدام بسته به نياز كاربردي مورد انتخاب قرار مي‌گيرند. اين پروژه به عنوان يك مدل نمونه، پتانسيل استفاده در حوزه‌هايي مانند كنترل موتورهاي صنعتي، آسانسورها، سروو درايوها و سيستم‌هاي رباتيك را دارا مي‌باشد. همچنين، پيشنهاداتي جهت بهبود عملكرد نرم‌افزاري و سخت‌افزاري ارائه شده است كه مي‌تواند در نسخه‌هاي آينده سيستم، به ارتقاء عملكرد و افزايش دقت منجر شود.

انكودر ، انكودر افزايشي، انكودر مطلق، اندازه‌گيري سرعت، اندازه‌گيري موقعيت، پروتكل EnDat ، سيگنال افزايشي و مطلق.