راه اندازی و کنترل موتور DC با آی سی L298 و میکرو AVR

راه اندازی و کنترل موتور DC

در این بخش دانلود پروژه راه اندازی و کنترل موتور DC با آی سی L298 و میکروکنترلر AVR, توسط تیم الکترونیک و برنامه نویسی الکترونیک ۹۸ برای شما علاقه مندان به پروژه های میکروکنترلر AVR آماده شده است. ناگفته پیداست که موتور DC با یک جریان مستقیم و متتناسب با جهت آن راه اندازی می شوند. از آنجا که باید از کنترل حلقه بسته برای تنظیم سرعت چرخش این ادوات استفاده کنیم, لازم است تا به صورت مکانیکی از سرعت لحظه ای موتور فیدبک بگیریم.

برای تغییر سرعت موتور نیز می توانیم از روش های کنترلی گوناگون از جمله کنترل PWM بهره ببریم. در این پروژه نیز از همین روش برای راه اندازی و کنترل موتور DC استفاده شده است. در این پروژه, قصد داریم چگونگی راه اندازی و کنترل سرعت را در موتور DC مورد بررسی قرار دهیم. گستردگی استفاده از موتورهای DC را می توان به راحتی از تنوع بسیار زیاد این گونه موتورها در بازار دریافت. موتور DC تقریبا در همه جا از موتوری به کوچکی نمونه های استفاده شده در گوشی های تلفن همراه (برای تولید لرزش) تا موتوری به بزرگی موتورهای استفاده شده در خط تولید یک کارخانه کاربرد دارند. صنعت, روباتیک, هوانوردی و … از جمله زمینه های کاربرد موتور های DC می باشند.

راه اندازی موتور DC با آی سی L298

آی سی L298 یک راه انداز معروف برای موتورهای DC می باشد و از دو پل H مستقل تشکیل شده است. شکل زیر, ترتیب پایه ها و شکل ظاهری تراشه مذکور را نشان می دهد. آی سی L298 قادر است حداکثر تا 2A جریان را برای بار تامین کند و ولتاژ اسمی برای پایه Vs, که ولتاژ بار خوانده می شود, حداکثر 48V است. آی سی L298 فاقد دیود داخلی است, بنابراین در هنگام اتصال بارهای سلفی, دیودهای هرزگرد باید به صورت خارجی متصل شوند.

شکل زیر چگونگی راه اندازی یک موتور DC را با قابلیت چرخش در دو جهت, توسط یکی از پل های H موجود در تراشه نشان می دهد. یکی دیگر از مزایای آی سی L298, وجود پایه حسگر جریان است. همانطور که در شکل مشاهده می کنید, پایه مذکور توسط یک مقاومت کوچک (معمولا یک اهم) به زمین متصل می شود. در این صورت جریان عبوری از موتور, از این مقاومت عبور می کند و یک اختلاف پتانسیل را در دو سر آن به وجود می آورد. با اندازه گیری ولتاژ در پایه مورد بحث, می توان جریان بار را محاسبه کرد و در صورت افزایش جریان از حد معین, عکس العمل مناسب را انجام داد. همچنین از پایه Ven در آی سی L298, می توان به عنوان ورودی PWM استفاده کرد.

اندازه گیری سرعت چرخش موتور DC

برای کنترل دور موتور DC باید از موقعیت شفت / میلگردان (Shaft) یا محور موتور مطلع شویم. سپس می توانیم با اجرای یکی از روش های کنترل توان الکتریکی مثل PWM, سرعت موتور را به اندازه مطلوب برسانیم و جهت حرکت کردن آن را تعیین کنیم. برای اندازه گیری سرعت چرخش محور, معمولا از روش دور شماری استفاده می کنیم. در پروژه های گذشته  به صورت کامل در مورد روش اندازه گیری سرعت چرخش موتور با روش دور شماری صحبت شده است, برای مشاهده پروژه اندازه گیری سرعت چرخش موتور انکدردار با میکروکنترلر AVR کلیک کنید.

عملکرد پروژه

همانطور که در تصاویر مربوط به پروژه مشاهده می کنید, در مدار این پروژه از آی سی L298 برای راه اندازی موتور DC به کار گرفته شده است, بنابراین می توان از موتورهایی با حداکثر جریان 2A و ولتاژ 50V با در نظر گرفتن حداکثر توان قابل تحمل تراشه استفاده کرد.

کنترل سرعت و جهت حرکت موتور, از طریق سه عدد میکروسوئیچ و یک عدد پتانسیومتر ممکن است. توسط سوئیچ Play/Pause, می توان موتور را به طور کلی روشن و یا خاموش کرد. با استفاده از سوئیچ های Left و Right, می توان جهت چرخش موتور را تنظیم نمود. تنظیم سرعت و جهت حرکت موتور, مستقل از هم انجام می گیرند, بنابراین اگر موتوری در حال چرخش با سرعت X و در جهت راست گرد (Dextorotatory) باشد, با فشار دادن سوئیچ Left, موتور با همان سرعت, ولی این بار در جهت چپ گرد (Levorotatory) خواهد چرخید, مگر اینکه یک بار دیگر توسط پتانسیومتر RV1 سرعت موتور را تغییر دهیم.

همچنین موتور استفاده شده در این پروژه از نوع انکدردار است که روی انکدر آن 60 سوراخ وجود دارد. پالس های تولید شده در خروجی شمارشگر نوری به پایه T1 میکروکنترلر منتقل می شود تا توسط کانتر داخلی میکروکنترلر شمارش شوند. در نهایت, سرعت چرخش موتور برحسب RPM, در چهار نمایشگر هفت قسمتی (7Segments Display) نمایش داده می شود. در این پروژه هیچ گونه کنترل حلقه بسته ای انجام نشده است. نمایش سرعت چرخش موتور, تنها به دلیل مطلع شدن از سرعت چرخش محور می باشد.

نمایشگر 7 قسمتی (سون سگمنت)

نمایشگر 7 قسمتی استفاده شده از نوع 4 رقمی است, یعنی 4 عدد نمایشگر تک رقمی در یک بسته بندی قرار گرفته اند. این گونه نمایشگرها را می توان در انواع 4 و 6 رقمی در دو نوع آند یا کاتد مشترک تهیه کرد. در این پروژه از نوع 4 رقمی آند مشترک استفاده کرده ایم. 12 پایه خارج شده ا این نوع نمایشگر عبارتند از :

:: 7 پایه برای نمایش ارقام

:: 1 پایه برای ممیز

:: 4 پایه برای آند هر یک از چهار نمایشگر

در حقیقت, پایه های A تا H همه ارقام, به صورت داخلی به هم متصل شده اند. همانطور که در شکل ملاحظه می کنید, با توجه به ساختار داخلی نمایشگر, پایه های A تا H در واقع تشکیل یک باس را می دهند, بنابراین برای راه اندازی نمایشگر باید از عمل جاروب استفاده شود, به این ترتیب که در هر لحظه یکی از 7 قسمتی ها توسط پایه آند مربوط فعال گردد و اطلاعاتی که باید در آن نمایش داده شوند, روی باس قرار گیرند. پایه های A تا H مستقیما به پورت C میکروکنترلر متصل شده اند.

به این ترتیب نیازی به آی سی های راه انداز نمایشگرهای 7 قسمتی نیست, چراکه کد مربوط به هر عدد قابل نمایش تهیه می گردد و در برنامه میکروکنترلر, در یک جدول لوکاپ ذخیره می شود. به عنوان مثال, برای نمایش عدد 8 که 7 قسمت نمایشگر, همگی روشن هستند عدد 80H در نظر گرفته می شود و با ارسال این عدد به پورت C با توجه به اینکه نمایشگر از نوع آند مشترک است عدد 8 در نمایشگر به نمایش در می آید.

ویدیو ضبط شده از نحوه راه اندازی و عملکرد پروژه