Page 8 - Fister jr., Iztok, and Andrej Brodnik (eds.). StuCoSReC. Proceedings of the 2018 5th Student Computer Science Research Conference. Koper: University of Primorska Press, 2018
P. 8
Slika 4: Stopniˇcni odziv mehkega in PID regulatorja. Prvotna ideja regulacije plovca v cevi je zajemala regula-
cijo preko kotnega zasuka oz. pospeˇska. Plovec, tj. telo
4. IZVEDBA REALNEGA SISTEMA z aerodinamiˇcno obliko, naj bi zato vseboval vse kompo-
nente potrebne za zajem, obdelavo in posredovanje podat-
V nadaljevanju bo predstavljena priprava strojne in pro- kov gostujoˇcemu sistemu. V ta namen je bila v plovec vgra-
gramske opreme za preizkuˇsevaliˇsˇce in reguliran objekt, tj. jena mikrokrmilniˇska ploˇsˇca STM32F103C8T6 (t.i. Blue
plovec. Pill ), kombinirani senzor MPU-6050, baterijsko napajanje
ter vmesnik Bluetooth HC-05. Senzor MPU-6050 vsebuje
4.1 Priprava strojne opreme integrirani MEMS (Mikro Elektro Mehanski Sistem) pospe-
ˇskometer in ˇziroskop. Ta soˇcasno zajema podatke v X, Y in
Teoretiˇcno delovanje mehkega regulatorja je bilo potrebno Z osi, ter je preko komunikacije I2C povezan s krmilnikom.
preveriti tudi v praksi, zato smo zbrali oz. izdelali vse po- Prikaz, nadzor in regulacija potekajo na raˇcunalniku, kamor
trebne komponente za regulacijo. Sistem sestavlja: se obdelani podatki poˇsiljajo preko Bluetooth komunikacije.
Zaradi potrebe po napajanju plovec vsebuje 3.7 V LiPo ba-
terijo s kapaciteto 270 mAh, ki naj bi zagotavljala energijo
celotnemu sistemu do 4 ure.
Plovec je zaradi potrebe po ˇcim bolj stabilnem gibanju in
vrtenju okoli svoje osi, izdelan v obliki kaplje z dodanimi
lopaticami. Ohiˇsje plovca je bilo naˇcrtovano v programu
SolidWorks in natisnjeno s 3D tiskalnikom. Potrebnih je
bilo nekaj iteracij, da so bile zagotovljene dimenzijske tole-
rance in usklajene velikosti delov. V programu SolidWorks
je bila prav tako opravljena simulacija pretoka zraka po cevi
in izraˇcun teˇziˇsˇca plovca z vsemi komponentami (slika 6).
• plovec, ki predstavlja reguliran objekt (vsebuje MPU- Slika 6: 3D model plovca z vgrajenimi komponentami.
6050, mikrokrmilnik STM32F103, Bluetooth modul HC-
05, 3.7 V LiPo baterijo) Regulacijsko progo predstavlja votla cev, skozi katero ven-
tilator piha zrak (slika 18). Za ventilatorjem je nameˇsˇcen
• tunel oz. regulacijska proga (cev iz pleksi stekla, usmer- usmernik, ki skrbi za enakomeren laminarni pretok zraka, s
nik, ventilator Dr. Mad Thrust KV3300) tem pa je prepreˇceno nastajanje vrtincev, ki neugodno vpli-
vajo na gibanje in regulacijo plovca. Za ventilator je bil
• zunanje vezje za regulacijo (STM32F407 Discovery Bo- izbran Dr. Mad Thrust KV3300, ki ga poganja brezkrtaˇcni
ard, optiˇcni senzor VL53L0X, krmilnik za ventilator elektromotor z nazivno moˇcjo 400 W in ga krmili ESC z ma-
ESC 20A) ksimalnim tokom 20 A. Regulacija hitrosti se izvaja preko
pulzno ˇsirinske modulacije, pri ˇcemer mora biti frekvenca
Slika 5: Shematski prikaz regulacijske proge. preklapljanja 50 Hz. Zaradi teˇzav s pridobivanjem koristnih
informacij za regulacijo s senzorja MPU-6050, je bil sistemu
dodan optiˇcni senzor za merjenje razdalje. Sˇirina plastiˇcne
cevi ni omogoˇcala poveˇcanja plovca, ki je ˇze bil na meji svoje
velikosti, zato je bil senzor nameˇsˇcen izven plovca na nosi-
lec, pritrjen na vrhu cevi. Izvajanju regulacije je tako name-
njeno zunanje vezje, ki ga sestavljata krmilnik STM32F407
Discovery Board in senzor za merjenje razdalje. Krmilnik
je namenjen generiranju pulzno ˇsirinske modulacije za kr-
miljenje ventilatorja in poslediˇcno pretoka zraka skozi cev,
kar za regulacijo predstavlja vhodno spremenljivko. Sprva je
StuCoSReC Proceedings of the 2018 5th Student Computer Science Research Conference 8
Ljubljana, Slovenia, 9 October
cijo preko kotnega zasuka oz. pospeˇska. Plovec, tj. telo
4. IZVEDBA REALNEGA SISTEMA z aerodinamiˇcno obliko, naj bi zato vseboval vse kompo-
nente potrebne za zajem, obdelavo in posredovanje podat-
V nadaljevanju bo predstavljena priprava strojne in pro- kov gostujoˇcemu sistemu. V ta namen je bila v plovec vgra-
gramske opreme za preizkuˇsevaliˇsˇce in reguliran objekt, tj. jena mikrokrmilniˇska ploˇsˇca STM32F103C8T6 (t.i. Blue
plovec. Pill ), kombinirani senzor MPU-6050, baterijsko napajanje
ter vmesnik Bluetooth HC-05. Senzor MPU-6050 vsebuje
4.1 Priprava strojne opreme integrirani MEMS (Mikro Elektro Mehanski Sistem) pospe-
ˇskometer in ˇziroskop. Ta soˇcasno zajema podatke v X, Y in
Teoretiˇcno delovanje mehkega regulatorja je bilo potrebno Z osi, ter je preko komunikacije I2C povezan s krmilnikom.
preveriti tudi v praksi, zato smo zbrali oz. izdelali vse po- Prikaz, nadzor in regulacija potekajo na raˇcunalniku, kamor
trebne komponente za regulacijo. Sistem sestavlja: se obdelani podatki poˇsiljajo preko Bluetooth komunikacije.
Zaradi potrebe po napajanju plovec vsebuje 3.7 V LiPo ba-
terijo s kapaciteto 270 mAh, ki naj bi zagotavljala energijo
celotnemu sistemu do 4 ure.
Plovec je zaradi potrebe po ˇcim bolj stabilnem gibanju in
vrtenju okoli svoje osi, izdelan v obliki kaplje z dodanimi
lopaticami. Ohiˇsje plovca je bilo naˇcrtovano v programu
SolidWorks in natisnjeno s 3D tiskalnikom. Potrebnih je
bilo nekaj iteracij, da so bile zagotovljene dimenzijske tole-
rance in usklajene velikosti delov. V programu SolidWorks
je bila prav tako opravljena simulacija pretoka zraka po cevi
in izraˇcun teˇziˇsˇca plovca z vsemi komponentami (slika 6).
• plovec, ki predstavlja reguliran objekt (vsebuje MPU- Slika 6: 3D model plovca z vgrajenimi komponentami.
6050, mikrokrmilnik STM32F103, Bluetooth modul HC-
05, 3.7 V LiPo baterijo) Regulacijsko progo predstavlja votla cev, skozi katero ven-
tilator piha zrak (slika 18). Za ventilatorjem je nameˇsˇcen
• tunel oz. regulacijska proga (cev iz pleksi stekla, usmer- usmernik, ki skrbi za enakomeren laminarni pretok zraka, s
nik, ventilator Dr. Mad Thrust KV3300) tem pa je prepreˇceno nastajanje vrtincev, ki neugodno vpli-
vajo na gibanje in regulacijo plovca. Za ventilator je bil
• zunanje vezje za regulacijo (STM32F407 Discovery Bo- izbran Dr. Mad Thrust KV3300, ki ga poganja brezkrtaˇcni
ard, optiˇcni senzor VL53L0X, krmilnik za ventilator elektromotor z nazivno moˇcjo 400 W in ga krmili ESC z ma-
ESC 20A) ksimalnim tokom 20 A. Regulacija hitrosti se izvaja preko
pulzno ˇsirinske modulacije, pri ˇcemer mora biti frekvenca
Slika 5: Shematski prikaz regulacijske proge. preklapljanja 50 Hz. Zaradi teˇzav s pridobivanjem koristnih
informacij za regulacijo s senzorja MPU-6050, je bil sistemu
dodan optiˇcni senzor za merjenje razdalje. Sˇirina plastiˇcne
cevi ni omogoˇcala poveˇcanja plovca, ki je ˇze bil na meji svoje
velikosti, zato je bil senzor nameˇsˇcen izven plovca na nosi-
lec, pritrjen na vrhu cevi. Izvajanju regulacije je tako name-
njeno zunanje vezje, ki ga sestavljata krmilnik STM32F407
Discovery Board in senzor za merjenje razdalje. Krmilnik
je namenjen generiranju pulzno ˇsirinske modulacije za kr-
miljenje ventilatorja in poslediˇcno pretoka zraka skozi cev,
kar za regulacijo predstavlja vhodno spremenljivko. Sprva je
StuCoSReC Proceedings of the 2018 5th Student Computer Science Research Conference 8
Ljubljana, Slovenia, 9 October
