Система управления инструментом

Все инструменты, а также датчики, используемые при управлении инструментами, находятся под управлением второго микроконтроллера PIC (назовем его PIC2). Его плата размещена на Х-раме. Вторая функция этого микроконтроллера — отслеживание позиции Х-рамы.

На раме может быть установлен только один инструмент, поэтому большинство каналов ввода-вывода микроконтроллера PIC2 связано с выводами. Выводов в наличии — более чем достаточно для обеспечения работы с инструментами, описанными выше, а также — с любыми другими, которые можно спроектировать и установить самостоятельно.
Для экономии пространства на Х-раме плата включает в себя схему управления двигателями, используемую для перемещения губок схвата. Она также может быть использована для управления и другими инструментами.
Для еще большей экономии места на Х-раме данная плата берет напряжение 4,8 В от батареи В2, обеспечивающей питанием систему управления портальным роботом. Это дает выигрыш с точки зрения не только пространства, но и веса. Слишком большой вес Х-рамы усиливает трение в колесных узлах, что окажет влияние также и на Y-раму.
Пара соответствующих проводов идет от контактного блока у левого края передней панели. Они петлей проходят через панель Y-рамы, возвращаясь к Х-раме.
Провод 0 В — общий для обеих систем, что существенно, если сигналы должны передаваться от одного микроконтроллера PIC к другому.
Организовать раздельное питание двигателей — задача крайне сложная. Кроме того, в этом нет необходимости, поскольку такое решение имеет смысл только при работе со схватом. Мы воспользовались схемой с общим напряжением питания с микроконтроллерм PIC, согласившись на небольшой риск возникновения пиков напряжения. Мы использовали двигатель на 3 В, который довольно хорошо переносит увеличение напряжение до 4,8 В, однако при желании можете воспользоваться и двигателем на 6 В, чтобы работать в режиме неполной нагруженности.
На схеме, видно наличие множества неиспользуемых выводов микроконтроллера PIC, которые можно задействовать как выходы или входы.
Это обеспечивает дополнительную гибкость при проектировании и добавлении датчиков и исполнительных устройств к Х-раме.
Под организацию взаимодействия с микроконтроллером PIC1 выделено три вывода. Светодиод, в основном, используется при тестировании программ. Он может временно программироваться на включение или мигание в некоторых точках программы, подтверждая тем самым, что микроконтроллер PIC2 добрался до них. Выходы магнитных датчиков Х-рамы и Y-рамы соединены непосредственно с микроконтроллером Р1С1.
Разводка платы микроконтроллера PIC2.

Плата управления двигателями
Эта плата монтируется на передней панели портального робота и управляет тремя приводными двигателями лебедок. Вместо Н-образного моста, она построена на четырех реле.
Реле (двухполюсный переключатель на два направления) включено как коммутатор. Три реле RLA2-4 (однополюсные переключатели на одно направление) включают или выключают двигатели индивидуально. Эта схема принимает четыре управляющих входных сигнала от микроконтроллера PIC1 (по одному для каждого реле). Она оснащена двухконтактным штекерным выходом на Y-лебедку (Ml), а так- же — трехконтактным выходом на Х-лебедку (М2) и лебедку инструмента (МЗ).
Разводка платы демонстрирует внутренние соединения для задействованных нами реле. Использована стандартная схема выводов реле, поэтому в этом вопросе не должно быть никаких проблем.
Диоды защищают каждый транзисторный ключ от всплесков напряжения, наводимых при отключении обмоток.
Подходят любые слаботочные диоды, наподобие 1N4148.

Схемы управления магнитными датчиками
Каждый датчик подключается к плате контроллера тремя проводами: положительная линия питания, 0 В и выход.
Положительная линия питания и линия 0 В подключаются к выводам в верхней части платы Микроконтроллера PIC2. Выходные провода идут непосредственно на выводы 15 (RC1) и 14 (RC2) микроконтроллера PIC1 (входы компаратора).
Подключение инструментов
Некоторые инструменты оснащены микропереключателями для обеспечения обратной связи с процессором. С одной стороны такой переключатель подключен к линии О В, а с другой соединен со входным каналом, определенным как цифровой вход со слабым подтягивающим сопротивлением. Могут быть использованы любые незадействованные каналы портов А и В.
Крюк поднимается и опускается инструментальной лебедкой, взаимодействующей с двумя микропереключателями: MS1 и MS2.
Ключи срабатывают путем заземления входа. От шкивного блока на плату процессора идут три провода, которые заканчиваются штекерами, надеваемыми на контактные выводы печатной платы. Каждый ключ соединен проводом с микроконтроллером PIC. Третьему проводу соответствует общая «земля». Используйте один из выводов 0 В на полосе С.
Схват оснащен одним микропереключателем, который подсоединяется так же, как и микропереключатели шкивного блока: с выводом 0 В и неиспользуемым входом порта А или В (программируется как цифровой вход со слабым подтягивающим сопротивлением).
Двойной провод от двигателя управления губкой М4 заканчивается двухконтактным разъемом, который надевается на выводы печатной платы процессора в позициях V24/W24.
Кисть оснащена одним микропереключателем, подключенным к линии 0 В и цифровому входу со слабым подтягивающим сопротивлением.
Если к инструментам добавить другие микропереключатели, то их м0жно подключить к незадействованным входам портов А и В.
Лазер оснащен собственной встроенной батареей. На его плате может также устанавливаться камера, фоторезистор которой работает как делитель напряжения, в силу чего требует трех проводов: положительная линия питания, 0 В и выход. Для первых двух подключений используйте выводы на полосах А и С. Выход идет на АЦП или компаратор. Может использоваться любой из входных каналов АЦП (от AN0 до AN11) или входных каналов компаратора (от AN1 или AN5 до AN7).

Помехи
Портальный робот содержит несколько соединительных проводов, длина которых равна или превышает 10 см.
Эти провода подвержены воздействию электромагнитных помех от всплесков напряжения и сигналов, излучаемых от других соединительных проводов. Так, например, длина проводов от датчиков Холла, идущих к плате микроконтроллера PIC 1. составляет около 70 см.
Воздействие на них помех может привести к неправильному подсчету магнитных маркеров. Такая ошибка возникает не всегда, однако при ее проявлении рамы X и Y не будут выводиться в требуемые позиции. К тому же, подобные ошибки накапливаются.
Приемлемое решение данной проблемы — воспользоваться экранированным кабелем. К сожалению, это снизит элластичность соединений. Мы обнаружили, что влияние помех устраняется, если припаять конденсатор с полиэфирным диэлектриком на 100 нФ между входными выводами платы контроллера PIC1 и линиями 0 В. Помехи могут также ослабить действие слабых подтягивающих сопротивлений цифровых входов, которые переходят в состояние низкого уровня в результате заземления на линию 0 В. Пример — входные сигналы концевых выключателей, которые обнаруживают момент выхода Х-рамы в исходное положение. Другой пример — входы от микропереключателей инструментов. В таких случаях входы должны конфигурироваться без использования слабых подтягивающих сопротивлений. Вместо этого к ним должен подключаться внешний подтягивающий резистор, соединенный с положительной линией питания. Обычно приемлем резистор с номиналом 10 кОм, однако могут использоваться и меньшие номиналы вплоть до 1 кОм.
Соответствующая цепь показана на средней схеме резистор может быть размещен на инструменте или на плате контроллера»

Выводы микроконтроллера PIC1
Перечислены подключения к выводам микроконтроллера PIC1. Ксерокопия этой таблицы, прикрепленная к стенду, будет полезной при сборке и тестировании модулей системы.
Строки сгруппированы по портам ввода-вывода. В ней перечислены все каналы, присутствующие в PIC16F690. Кнопки S1 и S2 используются в играх и т.п., вводя команды типа «Старт», «Ход сделан» и т.п. Переключатель S3 обеспечивает выбор программы или выполняет другие подобные функции.
Х0, XI и Х2 — это линии, идущие к плате на Х-раме. Они управляют инструментом или обеспечивают обмен сигналами с микроконтроллером PIC2 при его наличии. Линии, помеченные как, задействованы для некоторых из программ.

Выводы микроконтроллера PIC2
Перечислены подключения к выводам микроконтроллеpa PIC2. Ксерокопия этой таблицы, прикрепленная к стенду, будет полезной при сборке и тестировании модулей системы.
Строки сгруппированы по портам ввода-вывода. В ней перечислены все каналы, присутствующие в PIC16F690.
Каналы, которые могут быть сконфигурированы как входы компараторов и АЦП, перечислены в шестой и седьмой колонках.
Х0, XI и Х2 — это линии, идущие к плате процессора PIC1 на передней панели. Они передают информацию от датчиков или принимают сигналы от микроконтроллера PIC 1.
Когда каналы портов А и В работают как входы, для них могут программироваться функции прерываний по изменению состояния и слабые подтягивающие сопротивления.

Источник: qwedr.com