ATtina2313 - Obrotomierz

Question

Witam Chciałbym was poprosić o pomoc robię prace dyplomowa stanowisko do badania silnika BLDC i niedawno wpadłem z promotorem na pomysł aby wykonać ...

emarcus · Accepted Answer

Odnosnie programu dla kalkulacji RPM: Jezeli akceptujesz niska dokladnosc pomiaru wynikajaca z wybrania "Wait 1" jako podstawy czasowej, to rownie mozesz wykorzytac wewnetrzny 1 MHz oscylator jako zrodlo zegara, wtedy nie potrzebyjesz rezonatora kwarcowego. Do okreslenia podstawy czasowej (1 sec. lub 0.1 sec.) zastaosowalbym Timer1, a impulsy obrotow zliczac poprzez timer/counter0. W bezposrednim kontekscie ograniczyloby to pomiar max. obrotow do 15000/min. , pod warunkiem ze otrzymujesz tylko jeden impuls na jeden obrot z encodera; Inna alternatywa to zliczac obroty/impulsy przez Interrupt0 lub 1 do dodatkowej zmiennej, ktora podstawimy do rachunku RPM.Drugie pytane:Baskom w kompilacji generuje plik *.hex, ktorym zaprogramujesz swoj processor w dowolnym programie obslugujacym programator.Dopasowanie napiecia sygnalu (5V) mozesz uzyskac na 2 R z proporcjonalnym odczepem (np: 5k + 7k). Nie musi to byc dokladnie 5V.Innym rozwiazaniem moze maly optocoupler.e marcus

emarcus · Accepted Answer

[quote="lukaskay"]
a gdybym czas oczekiwania zwiększył do 15 s wtedy dokładno¶ć wzrosła by mi do 4 obr/min
mogę użyć komendy:
Wait 15
??
ale wtedy chyba dojdzie do przepełnienia licznika??
quote]

Przy twoich parametrach silnika el., oczywiscie ze dojdzie do przepelnienia licznika0.
Ponadto uwazam ze stosowanie dyrektywy "Wait" w pomiarach nie jest najlepszym rozwiazaniem, gdyz czas w ten sposob mierzony jest najmniej dokladny (w ogole nie jest dokladny). Poza tym czy masz zamiar czekac kazdorazowo 15 sec. na wynik pomiaru obrotow (?), gdy tymczasem przy testowaniu jakiegokolwiek projektu RPM moze sie zmienic kilkakrotnie.
Jak ja bym to widzial; (to tylko sugestia);\
Skoro Att2313 sluzy ci tylko do pomiaru RPM i obslugi dysplay, wiec
Timer1 wykorzystaj do odmierzania podstawy czasowej, powiedzmy 1 sekunda. Timer1 pracuje w trybie CTC (dosc dokladny pomiar, poniewaz stan licznika jest ciagle sprawdzany i porownywany do zadanej wartosci).
W miedzyczasie zliczasz impulsy z encodera badz to przez licznik0 albo na wejsciu Int0 lub Int1 (w tej sytuacji ilosc impulsow gromadzisz do zmiennej). Co sekunde dostajesz impuls/interrupt od Timer1, w tym momencie odczytujesz ilosc impulsow otrzymanych z encodera, wstawiasz do wzoru na RPM z uwzglednieniem ilosci pulsow na kazdy obrot, razy 60 sec/min; posylasz to do LCD display,; zerujesz zmienna liczenia pulsow (albo Counter0) i proces sie powtarza. W ten sposob masz display updated co 1 sec. Jezeli to jest zbyt czesto, to mozesz dodac specjalna subrutyne dla obslugi display, korzystajac jednak z tychsamych impulsow co poprzednio.

Zauwaz, ze przyjmujac podstawe czasu 1 sekunda wprowadzamy ograniczenie rozdzielczosci pomiaru RPM zalezna od pulsacji encodera, ktora extremalnie moze byc az 60 przy 1 puls z encodera/1 obrot walu.
Modyfikujac podstawe czasu do 0.1 sekundy i 4pulsy /1 obrot z encodera (lub wiecej) mozemy uzyskac dosc przystepna rozdzielczosc pomiarowa.

Odnosnie Fusebits:
Pytanie1. Czy w ogole potrzebujesz cos zmieniac?
ATtiny 2313 moze pracowac bez zewnetrnego rezonatora kwarcowego, wykorzystujc wbudowany oscylator RC. z czestotliwoscia 1 MHz bez zmiany fusebits. Dokladnosc wew RC jest w zakresie +/- 5% to znaczy moze byc lepsza i zwykle rozrzut miesci sie w 2% pomiedzy dwoma egzemplarzami processora.
Czy mozesz sobie na to pozwolic?..
Sa oczywiscie sposoby poprawy tej dokladnosci, ale dla potrzeb tego projektu nie wglebiaj sie zbyt daleko w temat calibracji oscylatora wewnetrznego.
Powiedzmy zechcesz zmienic 'f' - taktowania processora dla wew. RC lub stosowac zewn. rezonator/oscylator, musisz zmienic/programowac fusebytes (H) & (L).
Tu masz link do calculatora:
http://www.engbedded.com/fusecalc/

e marcus

Dr.Vee · Accepted Answer

Zauważ, że przy zliczaniu impulsów w cyklu pomiarowym np. 1s można zliczyć max 15000/60 = 250 impulsów z enkodera. Czas pomiędzy dwoma impulsami to min. 4ms, a więc przy kwarcu 1MHz timer odmierzy minimum 4000 taktów. Bł±d pomiaru w każdym przypadku to ¶rednio 1/2 impulsu - w przypadku 1) mamy przy maksymalnej prędko¶ci bł±d względny 0,2%, który ro¶nie wraz ze spadkiem prędko¶ci obrotowej. W przypadku 2) mamy bł±d względny 0,025%, który maleje wraz ze spadkiem prędko¶ci obrotowej.

Na dodatek w przypadku 1) wynik masz co 1 sekundę, a w 2) dużo czę¶ciej - co 1 sekundę dopiero przy prędko¶ci tak niskiej jak 15 obrotów/min.

Edit: poprawa us na ms (dzięki PiotrPitucha za uwagę)

Pozdrawiam,
Dr.Vee

emarcus · Accepted Answer

Zaczne od konca.Byc moze jest to oczywiste dla ciebie, ale wydaje mi sie, ze dla 'przypomnienia helpa' nie zaszkodzi.Oba timery w AVR moga pracowac niezaleznie od siebie.Ten, ktory zlicza przedzialy czasowe, konfigurujesz jako "TIMER" i dasz mu odpowiedni prescaler czyli 'podzielnik' od taktowania processora tak, aby otrzymane liczby byly 'podzielnikami bez reszty' w odniesieniu do mierzonego przedzialu czasu.Ten drugi zliczajacy impulsy konfigurujesz jako "COUNTER" , prescaler =1.Nie ma specjalnych preferencji co kazdy Timer ma zliczac. W zasadzie to oba sa licznikami (niektore maja wiecej funkcji - tu bez znaczenia), ale preferencje wynikaja z wygody programowania i zakresu zliczanych wielkosci.Oczywiscie, mozesz uzyc Timer0 jako timer, ale przy taktowaniu 8 MHz nie ma mozliwosci uzyskania przedzialu czasowego 1sec albo nawet 0.1 sek bez zliczania przepelnien licznika do dodatkowej zmiennej.W tym celu musisz dobrac odpowiedni prescaler i naliczac przepelnienia. Troche rachunkow. Dla uproszczenia/ ulatwienia zadania mozesz posluzyc sie 'Timer-calculator'-em. AVR Timer1.25 (znany jako "Ian's Timer" )znajdziesz tu:http://mail.planet-ian.com/bascom/avrtimerbeta.zipReszta powinna byc prosta.Czy rozwazales alternatywna metode pomiaru przedstawiona przez Dr.Vee - 'Pomiar czasu pomiedzy impulsami...'e marcus

lukaskay · Answer

chodziło ci o 1500/min bo max obroty silnika wynosza 1550/min a i przypadają 4 impulsy na obrótjeśli chciałbym wykorzystać twój 2 proponowany sposób to musiał bym dostać jakiś półprodukt( w sensie program do przeróbki) gdyż jak już pisałem programowanie to dla mnie czarna magi.ale serdecznie dziękuje za pomysły jeśli pomiar będzie na serio kiepski po uruchomieniu układu to będę wiedział w którym kierunku szukać rozwiązania

PiotrPitucha · Answer

Witam
Pomiar będzie bardzo kiepski, masz wy¶wietlać obroty na minutę, czyli przy czterech czujnikach masz rozdzielczo¶ć do 15 obrotów. lepsz± metod± dla przebiegów o małej częstotliwo¶ci jest pomiar czasu obrotu lub kilku obrotów i wyliczenie z tego prędko¶ci, co do wewnętrznego generatora to jet tak mało stabilny w funkcji napięcia zasilania i temperatury że możesz o nim zapomnieć.
Ze względu na możliwe pomysły radziłbym też wymianę procesora na Atmegę 8 , je¶li to ma być stanowisko to dopinaj±c się do wej¶ć analogowych możesz zobrazować pr±dy, temperaturę, napięcia itd...
Piotr

Ps. tu masz co¶ co mogłoby Ci się przydać, płytka moja układ mój ale program kolegi więc Cię nim nie "poczęstuję", ale w zasadzie jest to pełne stanowisko do badań, poczytaj ten cały w±tek od pocz±tku.

Link

See also:
03.10.2018 Odtłuszczanie płytek PCB przed termotransferem.

emarcus · Answer

Nie, chodzilo o max. 15 tys. obr/nin.. a dokladniej 15300.Rozdzielczosc timer/counter0 jest 8 bit czyli 256 (praktyczny rachunek 255) na 1 sec. co daje ok 15,000 zliczen w czasie 1 min. Jezeli mierzone obroty sa wyzsze niz 255/sec, wtedy licznik przepelni sie i nasz obrachunek gubi sens.Skoro obroty silnika w twoim projekcie mieszcza sie w granicach ok.1500/min wiec jestes w absolutnie bezpiecznym przedziale pomiarowym.I jeszcze jedno na koniec:Jezeli pomiar ilosci obrotow/min ma byc tylko orientacyjny, czyli nie mierzysz dynamicznych zmian obrotow w zaleznisci od obciazenia z dokladnoscia do pomiaru kata obrotu (stopni), zatem ta dokladnosc w przykladzie moze byc uznana za wystarczajaca.e marcus

lukaskay · Answer

e marcus - dzikij za wyjaśnienie sprawy z prędkościąPiotrPitucha - masz racje dokładność pomiaru będzie do 15obr/min ale nie mam zbytnio na to wpływu gdyż encoder mam już gotowy a jak juz pisałem z programowania jestem kiepski, mi zależny na jak najprostszym programie by sobie nie komplikować i nie opóźniać pracy.a gdybym czas oczekiwania zwiększył do 15 s wtedy dokładność wzrosła by mi do 4 obr/minmogę użyć komendy:Wait 15 ??ale wtedy chyba dojdzie do przepełnienia licznika??Mam jeszcze pytanie bo aby wejsc w stan programowania reset musi byc podpiety do GND a jak mam ustawić fuse bits?? czy ktos mi w tym moze pomoc lub gdzie tego szukać w instrukcji bo czytam ja juz któryś raz i może to po prostu omijam ciągle lub cos...

Dr.Vee · Answer

Najdokładniej będzie zmierzyć czas pomiędzy impulsami z enkodera - możesz do tego użyć trybu input capture (ICP) timera1. Przy max. prędko¶ci obrotowej masz ok. 100 zdarzeń na sekundę. Przy min. prędko¶ci możesz zwiększać preskaler timera żeby wykluczyć przepełnienie bez "łapania" impulsu.

Je¶li odstępy między impulsami z dekodera nie s± identyczne, to możesz np. mierzyć czas trwania N impulsów - ustawiasz Timer1 w trybie free running, a Timer0 w trybie CTC, OCR0A ustawiasz na N. Wtedy po N impulsach otrzymujesz przerwanie z timera0, a w nim zapisujesz stan Timera1 i liczysz prędko¶ć obrotow±.

Pozdrawiam,
Dr.Vee

rpal · Answer

Pozwole sobie niezgodzić się z kol. Dr.Vee. Pomiar poprzez zliczanie impulsów na liczniku i przepisywanie jego wartości do zmienne w czasie przerwania Timera będzie równie dokładne a poza tym banalnie proste. Dobierając odpowiednio kwarc uP oraz wartość preskalera można spokojnie zdefiniować jaką przyzwoitą stała czasową (nie mającą w okresie np. 0,333333). Podobnie i manipulacja wynikiem będzie równie łatwa i w zupełności AtTiny2313 sobie z tym poradzi tym bardziej że może ganiać z kwarcem 20MHz a więc bardzo szybko. Nierozwiązane pozostaje tylko zobrazowanie wyniku pomiary ale z racji wygody starczy zwykły wyświetlacz LED np. 4 pozycyjny. Na to wszystko spokojnie starczy pinów uP jak rónierz jego pamięci. Któryś z kolegów słusznie proponował jako dopasowanie do napięć zastosowanie transoptora. Myślę że jest to także polecane rozwiązanie bo jako stopień wejściowy wystarczy jeden pin procka i rezystor podciągnięty do zasilania. Natomiast należy w tym przypadku zastosować się do noty transoptora aby odpowiednio dobrać wartość szeregowego rezystora który wpływa na stromość zbocza generowane tak przebiegu Jakby kolega miał dalej pytania to wyskrobię w Eaglu jakiś schemat. PZDR

rpal · Answer

Policzyłęm impulsy i wychodzi mi że przy prędko¶ci maksymalnej = 1500 obr/min i 4 impulsa na jeden obrót (tak podaje utor) z każdym obrotem na "wirtualne" wej¶cie układu pomiarowego idzie 100 impulsów czy 100 Hz.=(1500/60)*4. Ganiaj±c procka z maksymaln± prędko¶ci± bł±d pomiaru można zminimalizować bo impulsy na wej¶ciu wewnętrznego licznika s± szybciej próbkowane. Poza tym co to za bład pomiaru kiedy na wej¶cie licznika podawane jest maksymalnie 100 Hz a próbkowanie zboczy następuje z prędko¶ci± zegara procesora czyli np. 16Mhz ? Stosuj±c zewnętrzny dzielnik częstotliwo¶ci a s± np. w serii 40xx układy które dokonuj± wielokrotnego podziału można zachowuj±c duż± częstotliwo¶ć zegara wytworzyć przebieg zegarowy np. 1 Hz który będzie podawnay na INT, wyzwalaj±c przerwanie które będzie przepisywać zawarto¶ć licznika do zmiennej i dalej go zerować do następnego zliczania no i tak w koło wojciechu.
Istotnie problem może być z małymi prędko¶ciami obrotowymi ale i tutaj można sobie poradzić np. zmieniaj±c zakres pomiarowy poprzez zmianę częstotliwo¶ci wyzwalania przerwania INT. Może to się dziać automatycznie poprzez zmianę stopnia podziału w.w. dzielnika częstotliwo¶ci. Osobi¶cie optuję za takim rozwi±zaniem tymbardziej że w minimalnym stopniu podnosi koszty o góra 1-2 scalaki za 2-5 PLN. Z reszt± i tak jak±¶ ko¶ć trzeba dodać aby obsłużyć LED np. ULN2803 i kilka tranzystorów pnp do zasilania anod LED-a. To tyle moich uwag niekoniecznie słusznych

PiotrPitucha · Answer

CześćDr.Vee , masz rację, przebiegi z silnika są na tyle wolnozmienne że jedynie pomiar okresu jest w tym wypadku sensowny, co do tego nie mam wątpliwości. Przy okazji wkradła Ci się mała literówka, nie 4uS tylko 4ms, ale dalsze obliczenia wskazują że liczysz na dobrych jednostkach .Co do uwagi rpal to zawsze jest jakieś podejście minimalistyczne i biorąc pod uwagę wydajność prądową typowego AVRa to można się obyć i bez ULN2804 jak i bez tranzystorów w anodach a jeśli mierzymy obroty w warunkach ostrego oświetlenia to bardziej widoczny będzie typowy LCD niż LED. Minimalistyczne podejście spowoduje lekkie grzanie procesora, ale zauważmy że zegar popędzamy kwarcem i mimo zmian temperatury będzie on stabilniejszy niż błąd wynikający z metody pomiaru.Tacho mierzących obroty tą metodą jest cała masa w sieci ze źródłami w Bascom, w C a nawet assemblerze zarówno na AVRy jak i na PIC, zawsze można popatrzeć jak to robią inni.Piotr

rpal · Answer

KOlego Piotrze na marginesie, na Świeta Bożego Narodzenia zrodził się pomysł zrobienia migającej choinki z led-ami. Pod ręką miałem atmega8535 i zrobiłem co miałem zrobić czyli każdy port dostał swojego led-a czyli 32 szt łacznie. Pracowało to w ramach wersji minimalistyczmej czyl tylko z rezystorami szerogowymi. Wytrzymało ok. 15 min. Potem padło. Wniosek stąd taki że 32 led-ów avr nie pociągnie, oczywiście świecąc na tyle jasno aby było coś widać To tak na temat minimalizmu

lukaskay · Answer

Dziękuje za wszelkie pomysły i pomoc ale jak już pisałem z programowaniem u mnie ciężko i zaczynam sie w tym gubić naprawdę chciałbym w minimalnym stopniu zmieniać ten uklad i program który mam aby go nie zepsuć.

po pierwsze w układzie zostanie wykorzystany transoptor gdyz muszę obniżyć sygnał a nie chce ł±czyć GND falownika z GND uC jedyny problem ktory będę musiał sprawdzić eksperymentalnie to taki czy wyj¶cie z falownika ktore wykorzystuje do pomiaru prędko¶ci jest w stanie wydać z siebie wystarczaj±cy pr±d by zasilić foto diodę i układ zadziałał.

po drugie chce wykorzystać wewnętrzny kwarc 8Mhz

po trzecie czytaj±c helpa jesli dobrze rozumiem to timer1 jest 16bitowy
a timer0 jest 8 bitowy

emarcus - gdybym chciał wykorzystać twój pomysł to gdybym zostawil timer1 jako counter a jako timer wykorzystał timer0 ktory by zliczał czas w jakim sa zbierane impulsy - je¶li o to ci chodziło i je¶li jest to możliwe??(nie będzie jaki¶ powi±zań wewnętrznych miedzy timerami ze nie będ± mogły tak pracować)
do końca jeszcze nie mam koncepcji jak to miało by wygl±dać w kodzie

W tym tygodniu zaczęły mi sie schodzić czę¶ci i powoli składam wszystko do "kupy" wiec teraz mogę powoli testować rozwi±zania bo na oddanie stanowiska do czerwca juz nie licze;/

jeszcze raz dziękuje za pomoc i za u¶wiadomienie mnie z jakimi błędami pomiaru mam do czynienia.

PiotrPitucha · Answer

WitamRpal oczywiście wersje minimalistyczne mają to do siebie .... ale przy zapalaniu segmentów w wyświetlaczach nie ma chwili w której świeciłoby więcej niż 7 segmentów bo jak rozumiem kropki nam nie trzeba .... i tu zmieścimy się z jasnymi wyświetlaczami w prądach katalogowych AVR, więc bez ryzyka spalenia procesora się obędzie.Wspominałem o gotowcach, zerknij na www.elfly.pl, tam jest fajny obrotomierz modelarski, zrobiłem tego trochę sztuk... w zasadzie mógłby być gotowym układem gdybyś zamiast z czujnikiem optycznym wszedł na niego sygnałem z Twoich czujników.Pozdrawiam

lukaskay · Answer

PiotrPitucha - no szkoda ze niema dostępu do kodu programu z tej strony minus tego miernika jest ze mierzy od 100obr/min | ale kod programu byłby dla mnie cenny bo mógłbym możne cze¶ć wykorzystać a przynajmniej cos sie z niego nauczyc.

emarcu - w programowaniu sa to moje totalnie pierwsze kroki zajecia ktore mialem jedynie dały mi pojecie ze cos takiego istnieje wiec pisanie do mnie jak najprostszym językiem i tłumaczenie każdej my¶li jest jak najbardziej wskazane i dziękuje ci ze wła¶nie tak piszesz
co do pomysłu Dr.Vee nie zastanawiałem sie nad nim bo nie wiem jak zrobic to programowo - jesli Dr.Vee byłby tak miły(czyt. w stanie) i mógłby mi podrzucić ta cze¶ć programu z opisem(chciałbym to rozumieć je¶li bym miał użyć) byłbym wdzięczny. tam zastanawiałe¶ się czy sygnały z enkodera sa równe to one sa wypełnienie wynosi dokładnie 0.5

Co do Timer-calculator' je¶li poprawnie go używam to przy 8Mhz 1 s osi±gnę timer-em 1 wykorzystuj±c program ktory generuje kalkulator - jeszcze muszę nad tym pomy¶leć by to zrozumieć lub kogo¶ na zywo pomęczyć

jeszcze jedno pytanie co znaczy ustawienie timera w tryb CKC?? - niebylo pytannia google pomoglo:D

PiotrPitucha · Answer

WitamKiedyś był w EdW kurs programowania AVRów, w jednym z odcinków była omawiana sprawa pomiaru częstotliwości ( w Twoim przypadku obrotów ) z analizą w jakich przedziałach jaka metoda jest efektywna, spróbuj dotrzeć do tego kursu w jakiej bibliotece, może ktoś ma PDFy do tego, oczywiście były źródła do programów.Piotr

Dr.Vee · Answer

lukaskay - nie piszę w Bascomie więc się nie podejmuję Zwróć uwagę, że w proponowanej przeze mnie metodzie pomiaru będziesz musiał wykonać dość niewygodne dzielenie stałoprzecinkowe, albo użyć liczb zmiennoprzecinkowych. Na pewno mniej dokładny sposób pomiaru jest łatwiejszy do obróbki numerycznej.Pozdrawiam,Dr.Vee

emarcus · Answer

Zapewne chodzi ci o tryb CTC ?Clear Timer on CompareJest to jeszcze jeden sposob pracy timera polegajacy na okresleniu gornej wartosci do jakiej timer ma liczyc impulsy, (zamiast do pelnej skali licznika; dla Timer1 - 65536 lub timer0 - 256), a nastepnie generuje Interrupt (OCnA), zeruje sie, w konsekwencji cykl powtarza sie.- Porownywanie aktualnego stanu licznika z liczba zadana.W trybie "Normalnym" zliczamy ta sama liczbe impulsow ale ta liczba musi byc kazdorazowo ladowana do timera, ktory pracuje do pelnego zakresu i po przepelnieniiu zechce pracowac od zera jezeli nie ma reload.Jezeli chcesz przeanalizowac/wzorowac sie na gotowych opracowaniach licznikow czestotliwosci to tu masz link do kilku kompletnych rozwiazan, lacznie ze schematami i kodami zrodlowymi a takze omowieniem wykonania:http://www.electronics-lab.com/blog/?p=2869e marcus

PiotrPitucha · Answer

Witam
Dodatkowa informacja co do kursu w Elektronice dla Wszystkich, to jest styczniowy numer z 2005 roku, niestety nie mam doj¶cia do skanera

.
Tam masz wszystko jak na tacy i teoretycznie i w postaci gotowych programów.
Piotr

See also:
03.10.2018 Odtłuszczanie płytek PCB przed termotransferem.

lukaskay · Answer

emarcus tak o CTC chodziło , i dziękuje za linkPiotrPitucha dziękuje za informacje poszukam tego w bibliotece : "Elektronika dla wszystkich styczeń 2005"