इंजन के साथ सिस्टम में AVR माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करने के लिए 10 सुझाव

इलेक्ट्रॉनिक्स के शौकीन लोगों में, सबसे लोकप्रिय अध्ययनों में से एक कैटरपिलर रोबोट का निर्माण है। बहुत सारे लेख इस विषय के लिए समर्पित हैं, जिसमें हैबे भी शामिल है। मैनुअल, आरेख और लेखों की प्रचुरता ने मुझे यह सोचने के लिए प्रेरित किया कि यह इतना मुश्किल नहीं होगा, और मैं खुद भी इस तरह के एक सुंदर घर का उत्पाद बनाना चाहता था। हम कह सकते हैं कि मैं भाग्यशाली नहीं था - काम की प्रक्रिया में, मुझे इंजन की उपस्थिति से जुड़ी कई समस्याओं का सामना करना पड़ा। अंत में, मैं इन सभी समस्याओं को हल करने में कामयाब रहा, लेकिन इसमें बहुत लंबा समय लगा। इस लेख में, मैं AVR माइक्रोकंट्रोलर पर आधारित इंजन युक्त सर्किट डिजाइन करने के लिए कुछ सुझाव प्रदान करता हूं। इन सभी युक्तियों की व्यावहारिक उपयोगिता मुझे अपने अनुभव से सुनिश्चित करनी थी। कई सुझाव, यह मुझे लगता है, अन्य माइक्रोकंट्रोलर के लिए उपयुक्त हैं।



मैं तुरंत कहूंगा कि जब मैंने यह प्रोजेक्ट शुरू किया था, तब इलेक्ट्रॉनिक्स में मेरा अनुभव न्यूनतम था। उस समय तक मेरे पास कुछ समय के लिए Arduino था, इसलिए मैंने पटरियों और डबल टैमिया गियरबॉक्स, एक L293NE चिप (इंजन ड्राइवर) को खरीदा और कुछ रातों के लिए मैंने Arduino के लिए एक नेमप्लेट बनाई, जिसके साथ यह "रोबोट" ख़ुशी से कमरे के चारों ओर चला गया (हालांकि यह पूरी तरह से बेवकूफ है) ।

लेकिन मुझे और चाहिए था। Arduino को बिजली देने के लिए एक अलग बैटरी "क्रोना" ले जाने की आवश्यकता से नाराज। और Arduino का उपयोग करने का तथ्य (मैं अपने प्रशंसकों से माफी मांगता हूं!) एक अप्रिय भावना छोड़ दिया - यह एक डिजाइनर से एक मशीन को असेंबल करने के समान है (लेकिन Arduino से यह AVR के लिए एक बहुत ही सुविधाजनक प्रोग्रामर है - मैंने इसे नहीं देखा)।

मेरे पास एक Atmega8 , एक ब्लूटूथ मॉड्यूल , एक अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर , एक त्रिकोणीय एक्सीलरोमीटर , L293NE और 74HC595 माइक्रोक्रेसीप्स , और प्रतिरोधों, कैपेसिटर और सभी प्रकार और रंगों के एल ई डी, साथ ही साथ एक फोटोसेस्टर, एक पोटेंशियोमीटर, और एक विद्युत चुम्बकीय ध्वनि जनरेटर की एक पूरी मेजबानी है। मैंने खुद को एक स्रोत से चार एए 1.2 वी बैटरी - इंजन और तार्किक भाग को शक्ति देने का कार्य निर्धारित किया। मैंने रेडियो-नियंत्रित टैंकों को ऐसे स्रोत द्वारा संचालित देखा, इसलिए मुझे कोई संदेह नहीं था कि यह संभव था।

मैंने सर्किट बोर्ड में एक सर्किट प्रिंट किया और इसे इकट्ठा किया। मैंने एक परीक्षण फर्मवेयर लिखा, यह सुनिश्चित किया कि रोशनी झपकी ले रही है, ब्लूटूथ जुड़ा हुआ है, स्क्वीकर बीप करता है - और इंजनों को एक परीक्षण शुरू करने का फैसला किया। और बहुत शोरगुल वाले माहौल में AVR के साथ काम करने की रोमांचक दुनिया में डूब गए।

कलेक्टर प्रेरक अभद्र व्यवहार करते हैं। वे एक व्यापक आवृत्ति रेंज पर शोर कर रहे हैं, और शुरुआती और ठेला धाराओं इष्टतम लोड पर रेटेड वर्तमान की तुलना में कई गुना अधिक हैं। मेरे सिस्टम के काम में, यह दो अभिव्यक्तियों में व्यक्त किया गया था:

• इंजन चालू होने पर एमके का सहज रिबूट। दो इंजनों को एक साथ चालू किया गया था, और विशेष रूप से PWM का उपयोग करते समय यह स्वयं अधिक बार प्रकट होता है। डायोड की चमक को कम करके वोल्टेज ड्रॉप नग्न आंखों को दिखाई दे रहा था;
• एमके के काम में विफलता। फ्रीजिंग, प्रोग्राम के टुकड़े लंघन, घड़ी की आवृत्ति में सहज वृद्धि या कमी।

इन समस्याओं को दूर करने में मुझे डेढ़ साल लग गए (पाठ्यक्रम के निरंतर काम नहीं!)। नतीजतन, सब कुछ काम किया, हालांकि पूरे सिस्टम को फिर से बनाना पड़ा।

नीचे दिए गए सभी विचार एक रूप या किसी अन्य में इंटरनेट पर मौजूद होने की संभावना है। मेरा मुख्य लक्ष्य सभी युक्तियों को एक साथ लाना था: यदि इस तरह के लेख से पहले मेरी नज़र पकड़ लेगी, तो इससे मुझे बहुत समय, पैसा और मन की शांति मिलेगी।

तो, टिप्स।

1. शक्ति घटाओ
   स्टार्ट-अप में, मोटर्स सामान्य ऑपरेशन की तुलना में बहुत अधिक वर्तमान का उपभोग करते हैं। उदाहरण के लिए, उन मोटरों के लिए जिनका मैं उपयोग करता हूं, शुरुआती धारा 1 ए है। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि स्टार्टअप पर एक तात्कालिक वोल्टेज ड्रॉप होता है, जो अक्सर माइक्रोकंट्रोलर को पुनरारंभ करने के लिए पर्याप्त होता है। इस गिरावट को दूर करने के लिए, एक शोट्स्की डायोड और एक बड़े संधारित्र के साथ बिजली की आपूर्ति को अलग करना आवश्यक है।
   
   Vcc लाइन सर्किट के पूरे तार्किक भाग को फीड करती है, और इंजन ड्राइवर का पावर पार्ट सीधे बैटरी (आकृति में शीर्ष रेखा) द्वारा संचालित होता है। जब आपूर्ति वोल्टेज गिरती है, तो डायोड बंद हो जाता है, और कैपेसिटर से करंट केवल Vcc लाइन पर जाता है, जो कि हमें चाहिए। संधारित्र के समाई को ड्रॉडाउन के दौरान तर्क शक्ति का समर्थन करने के लिए पर्याप्त होना चाहिए। मेरे लिए दो 4.7mF के कैपेसिटर ही काफी थे। श्रृंखला प्रेरण पूरे ढांचे को एक एलसी फिल्टर में बदल देता है।
   
2. पृथ्वी को एनालॉग और डिजिटल भागों में अलग करें
   पिछला आंकड़ा बताता है कि भूमि को दो शाखाओं, एजीएनडी और डीजीएनडी में विभाजित किया गया है। यह आरेख में महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन व्यवहार में इसका मतलब है कि डिजिटल भाग और मोटर्स की पृथ्वी की सेवा करने वाली पृथ्वी रेखा को केवल एक बिंदु पर प्रतिच्छेद करना चाहिए, जितना संभव हो शक्ति स्रोत के "शून्य" के करीब।
   
   बेशक, जमीन के पॉलीगनों को भी अलग किया जाना चाहिए (आंकड़े में डैश-बिंदीदार रेखा)।
   
3. यांत्रिक भागों की अखंडता सुनिश्चित करें
   मुझे यह सलाह इंटरनेट पर नहीं मिली है, लेकिन मेरे मामले में यह निर्णायक है। एक शाफ्ट पर एक प्लास्टिक गियर मेरे एक इंजन पर फटा। यह व्यावहारिक रूप से गियरबॉक्स के साथ इंजन के प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करता था, इसलिए मैंने इसे केवल आस्टसीलस्कप पर देखा। जिस समय गियर का पहिया दरार में गिरा, थोड़ी सी वेडिंग हुई, जिसके कारण खपत की धारा में तात्कालिक वृद्धि हुई और इंजन की गति से शोर की उपस्थिति हुई।
   
4. ग्राउंड क्वार्ट्ज क्रिस्टल
   Atmega XTAL1 / XTAL2 बाहरी घड़ी सर्किटरी पिकअप के लिए एक शानदार तरीका है। इसलिए, यदि आप अपनी परियोजना में एक क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र का उपयोग करते हैं, तो यह संभावना है कि बहुत शोर वातावरण में नियंत्रक पागल होना शुरू कर देगा। मेरे मामले में, यह एक लटका हुआ था, कार्यक्रम के टुकड़े लंघन, या ऊपर या नीचे काम की आवृत्ति में अचानक परिवर्तन। इस समस्या को हराने के लिए, मुझे पैराग्राफ 2 से पर्याप्त सलाह थी। हालांकि, अगर इससे भी मदद नहीं मिली, तो इसके शरीर पर डिजिटल पृथ्वी पर जाने वाले एक तार को टांका लगाकर क्वार्ट्ज को जमीन पर रखने की कोशिश करें। सावधान रहें - एक क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र को आसानी से गर्म करके क्षतिग्रस्त कर दिया जाता है।
   
5. स्क्रीन क्वार्ट्ज क्रिस्टल
   मैं आमतौर पर बोर्ड पर एक ठोस पृथ्वी भरता हूं, लेकिन अगर आप इसे पसंद नहीं करते हैं, तो कम से कम क्वार्ट्ज और गिट्टी कैपेसिटर के चारों ओर एक छोटा सा पृथ्वी का मैदान बनाएं, जैसा कि एटम सिफारिशों में कहा गया है। पिछले पैराग्राफ की तरह, यह घड़ी की रेखा को हस्तक्षेप से बचाने में मदद करेगा। यदि कोई एनालॉग लाइन तार्किक रेखा के समानांतर चलती है, तो यह बात लागू होती है - यह उन्हें पृथ्वी बहुभुज के साथ अलग करने के लिए समझ में आता है।
   
6. आंतरिक थरथरानवाला का उपयोग करें
   कई AVR नियंत्रक एक आंतरिक थरथरानवाला से लैस हैं। यह क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र की तरह सटीक नहीं है, और यह भी (उदाहरण के लिए, मेरे एटमेगा 8 के मामले में) यह अक्सर नियंत्रक के लिए अधिकतम घड़ी आवृत्ति प्रदान नहीं करता है। लेकिन अगर कुछ भी नहीं निकलता है - तो आप इसका उपयोग करने की कोशिश कर सकते हैं। मेरे रोबोट का पहला असफल मॉडल केवल आंतरिक थरथरानवाला के साथ काम किया।
   
7. इलेक्ट्रॉनिक्स - खराब संपर्क का विज्ञान
   गरीब सोल्डरिंग के लिए सभी संपर्कों की तीन बार जांच करें। तर्क आपूर्ति लाइन पर कूदने वालों से बचें।
   संपर्क अच्छे हैं, लेकिन नहीं जहां आपको उनकी आवश्यकता है। मेरे पास एक मामला था जब रोबोट ने ठीक काम किया, लेकिन ब्लूटूथ के माध्यम से कुछ भेजने की कोशिश करने पर तुरंत रिबूट किया। यह पता चला कि रीसेट को मिलाप की एक बूंद के साथ सीरियल पोर्ट लाइन में छोटा कर दिया गया था।
   
8. निर्माताओं की सिफारिशों का पालन करें
   लगभग सभी डेटाशीट बॉडी किट की सलाह देते हैं। Atmel भी एक अलग दस्तावेज़ जारी कर रहा है - AVR हार्डवेयर डिजाइन विचार ।
   उदाहरण के लिए, Atmega8 को चार कैपेसिटर ( Reset, Vcc, ARef, AVCC ) से लैस किया जाना चाहिए, जो कि संबंधित निष्कर्षों के जितना संभव हो उतना निकट स्थित हो। रीसेट को 10K, रोकनेवाला के माध्यम से बिजली तक खींचा जाना चाहिए, मुख्य बिजली की आपूर्ति ( Vcc ) अपने स्वयं के अलग LC फ़िल्टर से सुसज्जित है। क्वार्ट्ज और गिट्टी कैपेसिटर को यथासंभव एमके के करीब स्थित होना चाहिए। सामान्य तौर पर, किसी भी माइक्रोक्रेसीट के पास अपना अलग संधारित्र होना चाहिए, जो शक्ति को कम करता है।
   
9. मोटर संपर्क के समानांतर कैपेसिटर रखें
   कैपेसिटर (100nF) को सीधे मोटर संपर्कों से मिलाया जाना चाहिए। वास्तव में, मैं शुरू से ही यह जानता था, और यह सलाह सिर्फ पूर्णता के लिए यहाँ है।
   
10. भूरा-बाहर का स्तर कम करें
    ब्राउन-आउट - का अर्थ है वोल्टेज स्तर में गिरावट। माइक्रोकंट्रोलर ऐसे ड्रॉडाउन के डिटेक्टर से लैस हैं। जब ऐसा होता है, तो माइक्रोकंट्रोलर को बंद कर दिया जाता है। हालाँकि, जिस स्तर पर शटडाउन होता है, उसे समायोजित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, Atmega8 में तीन विकल्प हैं: पता लगाना अक्षम है, 2.7V पर ट्रिपिंग, 4.0V पर ट्रिपिंग। मैं ब्राउन-आउट डिटेक्शन को पूरी तरह से अक्षम करने की अनुशंसा नहीं करता, लेकिन प्रतिक्रिया स्तर को कम करने से मदद मिल सकती है। जब मैंने 2.7V के स्तर को कम किया, तो सिस्टम बहुत अधिक स्थिर काम करना शुरू कर दिया।
    

वह सब है। निराधार नहीं होने के लिए, निष्कर्ष में मैं अपने रोबोट को कार्रवाई में प्रदर्शित करने वाला वीडियो दूंगा। मुझे उम्मीद है कि मेरा लेख किसी के लिए उपयोगी होगा और आपके ध्यान के लिए धन्यवाद!

संदर्भ

1. पीसीबी लेआउट तकनीक
2. AVR हार्डवेयर डिजाइन विचार
3. Atmel AVR कनेक्शन: माइक्रोकंट्रोलर को स्थिर करना

मैं अपने दोस्तों को धन्यवाद देना चाहता हूं, जिनकी मदद और सलाह के बिना मैं बहुत पहले हार मान लेता था और यह लेख कभी नहीं लिखा जाता था।