Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
CControls
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Moduł zasilania czterokołowej platformy mobilnej

themin 19 Lip 2015 01:37 1725 0
  • Moduł zasilania czterokołowej platformy mobilnej

    Aby dostarczyć napięcia dla poszczególnych modułów opisanego wcześniej mobilnego robota czterokołowego zaprojektowałem moduł zasilania. Napięcie zasilania dostarczane z akumulatorów zostało w module rozdzielone na trzy linie. Pierwsza odpowiada za podawanie zasilania do silników i płyną w niej największe prądy. Druga linia dostarcza prąd do przetwornic impulsowych obniżających napięcie, z których następnie zasilana jest większa część układów logicznych. Natomiast trzecia linia wykorzystuje stabilizator liniowy i dostarcza zasilanie pomocnicze o napięciu 5 V do układów kontrolujących stan akumulatora. Projekt modułu wykonano w studenckiej wersji oprogramowania Altium Designer. W dalszej części znajdują się schematy modułu.

    Moduł zasilania czterokołowej platformy mobilnej

    Przetwornice impulsowe i przełączniki

    W module wykorzystano dwie przetwornice impulsowe oparte na układach ST1S10 firmy STMicroelectronics obniżające napięcie akumulatora do około 3,3 V i 5 V. Aby zapewnić poprawną pracę przetwornic opartych na wymienionych układach wymaga się dość starannie dobranych elementów dyskretnych, a także odpowiedniego projektu obwodów drukowanych. Proces doboru elementów, a także projektowania obwodów drukowanych został opisany w nocie aplikacyjnej ST1S10 Application Note.

    Układ zaprojektowano w taki sposób, aby z poziomu komputera nadrzędnego (Raspberry Pi) była możliwość odłączania napięć zasilających dla poszczególnych modułów robota. Przełączniki wykonano z wykorzystaniem tranzystorów unipolarnych MOSFET z kanałem P (modele IRLML6402) w odpowiedniej konfiguracji. Dodatkowo, przełączanie napięcia zasilającego silniki wymagało zastosowania tranzystora unipolarnego Si7141DP firmy Vishay, który dopuszcza przepływ znacznie większych prądów przez złącze źródło-dren. Rozwiązanie takie umożliwia odłączanie nieużywanych aktualnie modułów i jednocześnie oszczędność zużycia energii.

    Zabezpieczenia

    W module zastosowano różne zabezpieczenia akumulatorów, jak i zasilanych układów. Linia dostarczająca prąd do silników, jak i linia zasilająca układy logiczne zostały zabezpieczone przed odwrotną polaryzacją napięcia zasilającego. Zrealizowano to z wykorzystaniem tranzystorów unipolarnych MOSFET z kanałem N. Ponadto, linie zostały zabezpieczone przed nadmiernym poborem prądu, do czego wykorzystano zwłoczny, szklany bezpiecznik na linii zasilającej silniki. Natomiast na linii zasilającej logikę znajduje się bezpiecznik polimerowy, którego zaletą są niewielkie wymiary, a także możliwość wielorazowego użytku. Warto zauważyć, także, że każda linia logiczna podłączona do komputera nadrzędnego, została zabezpieczona przed przepięciami za pomocą diod Zenera.

    W celu ochrony akumulatorów przed nadmiernym rozładowaniem, zrealizowano układ odłączający zasilanie części logicznej i silników w przypadku, gdy napięcie zasilania spadnie poniżej zadanego poziomu. Wykorzystano do tego celu układ komparatora z histerezą, który został zasilony napięciem pomocniczym. Próg napięcia, przy którym zasilanie jest odłączane ustalony został jako 9,3 V. Natomiast ponowne załączenie zasilania wymaga napięcia akumulatorów na poziomie 9,6 V.

    Pomiar napięć ogniw akumulatorów

    W module zamieszczono przetwornik analogowy-cyfrowy AS1540 produkcji firmy Austria Microsystems, wraz z odpowiednimi dzielnikami napięć wejściowych. Umożliwia on mierzenie napięć poszczególnych ogniw akumulatora. Komunikacja z przetwornikiem realizowana jest przez magistralę I2C, co pozwala na odczytywanie stanu akumulatora z poziomu Raspberry.

    Źródła:
    - Michał Drwięga. Fuzja sygnałów sensorycznych dla potrzeb lokalizacji kołowego robota mobilnego. Praca inżynierska, Politechnika Wrocławska, Wrocław, 2013

    Więcej informacji można znaleźć na mojej stronie www.mdrwiega.com.


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz pendrive 32GB.
  • CControls