Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki

Prezentacja na temat: "Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki"— Zapis prezentacji:

1 Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki
POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA w Kielcach Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki Praca Magisterska Wykorzystanie radiowej transmisji danych do zdalnego sterowania urządzeń automatyki Praca napisana pod kierunkiem Autor dr inż. Romuald Janion Michał Stelmasiński

2 Plan pracy Budowa i zasady sterowania serwomechanizmów
Przegląd stosowanych rozwiązań układów zdalnego sterowania Charakterystyka łącz radiowych stosowanych do zdalnego sterowania urządzeń Koncepcja i założenia teoretyczne projektowanego układu Projekt układu zdalnego sterowania z wykorzystaniem transmisji radiowej. Wykonanie układów i pomiary sprawdzające Uwagi i wnioski Instrukcja obsługi i dokumentacja techniczna

3 Serwomechanizm Pr S kt k0 O I P P0 + 
y Pr S kt k0 y0 O I  U U Ut Um 0 iw P P0 Uy Uy0 +  oś nadawcza oś wykonawcza kp k k0 T I kts y0 uy0 + ─ u u uy ut um  y Parametry: Współczynnik wzmocnienia prędkościowego kv = k kv’ gdzie kv’=. Układ otwarty: G0(s)= Układ zamknięty: Częstotliwość drgań własnych Współczynnik tłumienia Stała czasowa silnika T

4 Zdalne sterowanie PODCZERWIEŃ
to promieniowanie elektromagnetyczne mieszczące się w zakresie długości fal pomiędzy światłem widzialnym i mikrofalami. D W kanał transmisyjny sygnały kontrolne sygnały rozkazonadawcze nadajnik odbiornik łącze urządzenie automatyki dyspozytor Zalety: Wady: brak zakłóceń pracy innych urządzeń tj. radio, TV odporność na zakłócenia zewnętrzne. tani koszt kierunkowe rozprzestrzenianie się wiązki świetlnej krótki dystans

5 Zdalne sterowanie SIEĆ ENERGETYCZNA W D
systemy magistralowe, łączące wszystkie urządzenia elektryczne i sterujące w jednolity system. Magistrala komunikacyjna umożliwia w nich bezpośrednią transmisję między elementami pełniącymi funkcję czujników – sensorów, elementów wykonawczych – aktorów oraz między innymi, niezbędnymi elementami systemowymi D W kanał transmisyjny sygnały kontrolne sygnały rozkazonadawcze nadajnik odbiornik łącze urządzenie automatyki dyspozytor Zalety: Wady: przejrzystość instalacji system zdecentralizowany (magistralowy) możliwość indywidualnego programowania poszczególnych urządzeń oraz programowa już w trakcie eksploatacji koszt wrażliwe na zakłócenia (Prostowniki, telefony bezprzewodowe, transformatory ,elektroniczne zapłonniki)

6 Zdalne sterowanie SIEĆ TELEKOMUNIKACYJNA
wykorzystanie pasma telefonicznego, internetu czy technologii GPS D W kanał transmisyjny sygnały kontrolne sygnały rozkazonadawcze nadajnik odbiornik łącze urządzenie automatyki dyspozytor Zalety: Wady: brak zakłóceń pracy innych urządzeń odporność na zakłócenia zewnętrzne. tani koszt bardzo duży dystans pomiędzy dyspozytorem, a obiektem wykonawczym sterowanie obiektami stacjonarnymi

7 Zdalne sterowanie Modulacja SYSTEMY RADIOWE
Rozróżniamy dwa rodzaje fal radiowych – fale nośne niemodulowane i fale nośne modulowane. Oba rodzaje wykorzystywane są w systemach zdalnego sterowania jednak najczęściej stosowane są fale nośne o modulowanej amplitudzie. Źródłami fal radiowych mogą być specjalnie do tego celu skonstruowane nadajniki, jak i silniki komutatorowe oraz komputery. Możemy w/w źródła zaliczyć do źródeł sztucznych. Naturalnymi źródłami fal radiowych są np. gwiazdy czy wyładowania atmosferyczne.

8 Zdalne sterowanie SYSTEMY RADIOWE
Obecnie systemy zdalnego sterowania pracują na częstotliwościach rzędu 27MHz i większych. Jeżeli system nie wymaga wykupywania częstotliwości pracy (np. ze względów bezpieczeństwa) można skorzystać z jednej z nielicencjonowanych częstotliwości tzw. ISM band aplications (ang. Industrial-Scientific-Medical). W zakresie 700MHz  1GHz europejską nielicencjonowaną częstotliwością jest 868MHz, a w USA jest to pasmo 902MHz  928MHz. W granicach 300MHz  600MHz wolną częstotliwością jest 433MHz w Europie i 300MHz w Stanach Zjednoczonych. Jest jednak kilka warunków, które muszą dodatkowo spełnić urządzenia nadawczo-odbiorcze (modemy radiowe; z ang. transceivers). Pierwszym jest wymóg, aby zastosowano w układzie modulację FSK (ang. Frequency Shift Keying), o której będzie mowa w dalszej części pracy. Drugim narzuconym ograniczeniem jest szybkość transmisji, która powinna zawierać się w zakresie 2.4 kbit/s  128 kbit/s. Chyba najważniejszym jednak ograniczeniem jest moc nadajnika, która nie powinna przekraczać 10dBm przy czułości -110dBm. Zalety: Wady: możliwość sterowania urządzeniem z dowolnego miejsca, operator ma większą swobodę ruchów w miejscu działania. kodowanie sygnałów sterujących odbiornik nie musi „widzieć” nadajnika wysokie koszty

9 Projekt ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE niezawodność możliwie duży zasięg
stosunkowo mały koszt obsługa pracy dwóch urządzeń wykonawczych (serwomechanizmów) obsługa dwóch wyjść typu ON/OFF praca z kanałem zwrotnym z możliwością przekazywania do nadajnika m.in. informacji o stanie jednego wejścia odbiornika transmisja radiowa w paśmie 433MHz z mocą 10mW (nielicencjonowane pasmo) transmisja kodowana (cyfrowo)

10 Projekt NADAJNIK 1 antena Układy dopasowujące 2 AT90S2313 CC1000PP
Układy wejść ON/OFF 1 2 kanał zwrotny Układy dopasowujące Układ detekcji poziomu napięcia zasilającego antena mikrokontroler AT90S2313 transciver CC1000PP Układy czasowe LMC555 układ transmisyjny Układy wyjść sygnalizacji przetworniki położenia elementy sterujące i sygnalizacyjne NADAJNIK

11 Projekt ODBIORNIK antena CC1000PP 1 AT90S2313 2 Układy dopasowujące
układ transmisyjny Układ detekcji poziomu napięcia zasilającego transciver CC1000PP mikrokontroler AT90S2313 Układy wejść/wyjść ON/OFF 1 2 ON/OFF 1 ON/OFF 2 elementy sterujące Układy dopasowujące układy dopasowujące Serwo 1 Serwo 2 ODBIORNIK

12 CC1000PP Podstawowe parametry: Kompletny, gotowy do użycia transceiver
Małe wymiary Montaż poziomy Praca w paśmie 433 MHz Zasięg do ok m Prędkość transmisji do 76.8 kBaud Napięcie zasilania: 2.1 – 3.6 V Niski pobór mocy Moc wyjściowa programowana w zakresie -20 do 10 dBm Wysoka czułość: kBaud Wyjście RSSI (Received Signal Strength Indicator – wskaźnik poziomu odbieranego sygnału) Częstotliwość nadawania i odbioru programowana z krokiem 250Hz (niezależnie) Nie wymaga strojenia Dostępne oprogramowanie do łatwego generowania danych konfiguracyjnych Złącze J1: 1 PALE Wejście zezwolenia dla magistrali konfiguracyjnej; wewnętrznie podciągane do zasilania 2 PDATA Wejście/wyjście danych dla magistrali konfiguracyjnej 3 PCK Wejście zegara dla magistrali konfiguracyjnej 4 DCLK Wyjście zegara dla danych w obu trybach: nadawania i odbioru 5 DIO Wejście danych (tryb nadawania), wyjście danych (tryb odbioru) 6 CHP Wyjście pompy ładunku, lub wskaźnik pracy pętli PLL Złącze J2: 1 GND Masa 2 ANT Wejście/wyjście sygnału radiowego 3 GND Masa 4 VCC Wejście zasilania dla modułu 5 RSSI Wyjście wskaźnika poziomu odbieranego sygnału, lub wyjście częstotliwości pośredniej 6 GND Masa

13 Transmisja kan zwr.

14 DEMONSTRACJA URZĄDZENIA

15 DZIĘKUJĘ...