HARDWARE/SOFTWARE CO-DESIGN VOOR MACHINECONTROLE: CONTROLE VAN EEN PWM-GESTUURDE DC-MOTOR VAN EEN INDUSTRIELE ROBOT

Maat: px
Weergave met pagina beginnen:

Download "HARDWARE/SOFTWARE CO-DESIGN VOOR MACHINECONTROLE: CONTROLE VAN EEN PWM-GESTUURDE DC-MOTOR VAN EEN INDUSTRIELE ROBOT"

Transcriptie

1 HARDWARE/SOFTWARE CO-DESIGN VOOR MACHINECONTROLE: CONTROLE VAN EEN PWM-GESTUURDE DC-MOTOR VAN EEN INDUSTRIELE ROBOT Rapport over de masterproef van Free CLAESSENS kandidaat voor de graad van Academische Master Industriële Wetenschappen, Elektronica-ICT Promotoren: ir. W. Decré dr. ir. P. Slaets Academiejaar Referentie: E08/ELO/02

2 Woord vooraf Deze masterproef is uitgevoerd aan de afdeling PMA van het departement werktuigkunde aan de K.U.Leuven en is meteen ook de afsluiter van mijn opleiding tot Academische Master, Industriële wetenschappen, Elektronica-ICT aan de Katholieke Hogeschool Limburg. Gedurende deze opleiding heb ik veel kennis en ervaring kunnen opdoen en dat heb ik niet enkel aan mijzelf te danken. Daarom wil ik graag dit woord vooraf gebruiken om een aantal mensen te bedanken die mij gedurende mijn opleiding maar vooral tijdens dit afstudeerwerk geholpen en gesteund hebben. Op de eerste plaats wil ik dr. ir. Peter Slaets, mijn begeleider vanuit de KHLim, bedanken voor de hulp en de plezante samenwerking tijdens dit project. Hij stond altijd paraat om mij iets bij te leren en twijfelde nooit om te helpen bij problemen. Zonder zijn kennis en ervaring zou ik nooit tot hetzelfde resultaat gekomen zijn. Op de tweede plaats bedank ik ir. Wilm Decré, mijn begeleider binnen PMA, voor alle hulp die hij mij geboden heeft. Ik wil hem vooral bedanken voor de begeleiding bij het schrijven van dit eindverslag, waar hij veel tijd aan spendeerde. Verder wil ik ook dhr. Bertram Van Soom, ing. Hans Wambacq en ing. Gerolf Vanacker bedanken voor de uitstekende hulp bij het ontwerpen en inwerking stellen van de vermogenelektronica. Dan wil ik nog alle andere medewerkers van PMA bedanken voor de aangename werksfeer en voor de hulp bij elk klein probleempje met Linux. Niet te vergeten is ir. Koen Naellaerts van de KHLim die mij onmiddelijk geholpen heeft met het ontwerpen en frezen van het PCB voor de vermogenelektronica. Dan wil ik ing. Stefan De la haye en ing. Steven Kauffmann bedanken om mij in te leiden in het project en voor de hulp bij problemen die ik had met het embedded systeem dat zij vorig jaar opgebouwd hebben. Nog iemand die ik wil bedanken is mijn vriendin Floriane Deliën voor onder andere het nalezen van mijn teksten, maar vooral voor haar steun tijdens dit toch wel druk jaar. Tenslotte wil ik mijn ouders, broer, familie en vrienden bedanken om mij gedurende deze opleiding te steunen en in mij te blijven geloven. Free Claessens Mei 2008 i

3 Inhoudsopgave Woord vooraf Lijst van figuren Lijst van tabellen Abstract i iv vi vii 1 Beschrijving van de proefopstelling Performer MK2 robot Inleiding Mechanische eigenschappen Embedded systeem Hardwareplatform Softwareplatform Het gebruik van het embedded systeem en de robot Controlelus Voorwaartse keten Proportionele positieregelaar PWM-generator Terugkoppelketen Encoderinterface Encoders Blokschema van de interface Ingangsfilters Kwadratuurdecoder Positie Snelheid Inleiding Time count methode Pulse count methode Versnelling Berekenen van positie, snelheid en versnelling Floating point datatype Fixed point datatype Keuze van het datatype PWM-versterker 21 ii

4 4.1 Algemene beschrijving van de versterker H-brug H-brug driver Doel van de driver Werkingsprincipe Inputcircuit Totale schema Realisatie van het Print Circuit Board Invloed van de PWM-sturing op het meetsysteem van de encoders Equivalent schema van het meetsysteem Meetresultaten Encoderinterface Controlelus Besluit 38 7 Toekomstwerk 40 Bibliografie 42 I Bijlagen 44 A Genereren van templates voor het aanmaken van een gebruikers IP-core 45 B Importeren van een gebruikers IP-core in het EDK-project 48 iii

5 Lijst van figuren 1.1 Performer MK2 robot Bewegingsbereik van de Performer MK2 robot Het Virtex-II Pro Development Board Architectuur van het hardware/software co-design Schema van de proefopstelling De controlelus met P-regelaar op de positie Het systeem van de motor en de encoder Blokschema van de PWM-generator Weergave van de interne signalen van de PWM-generator Meetkop met twee tegenroosters 90 t.o.v. verschoven Blokschema van de encoderinterface Schema van het filter tegen spikes Simulatie van het digitale filter Toestandsdiagram van de kwadratuurdecoder Verband tussen de encodersignalen en de interne signalen Pulse train en Dir in de encoderinterface Blokschema van het positiecircuit Time count methode voor het meten van de snelheid Pulse count methode voor het meten van de snelheid Methode voor het meten van de versnelling bit binaire floating point representatie Binaire fixed point representatie Voorbeeld van een binaire fixed point representatie Principe van de H-brug Principeschema van een mogelijke toepassing Het bootstrap circuit Schema van de level-shifter + intern schema van de HCPL2606 optocoupler Verband tussen de weerstandwaarde en de dode tijd Totale versterker Layout van het PCB van de PWM-versterker De PWM-versterker Stoorsignaal in het meetsysteem van de encoders Norton equivalent Norton equivalent Stoorsignaal in het meetsysteem van de encoders na het plaatsen van een serieweerstand iv

6 5.1 Grafische weergave van de positie bij het aanleggen van een snelheidsstap Grafische weergave van de snelheid bij het aanleggen van een snelheidsstap Grafische weergave van de versnelling bij het aanleggen van een snelheidsstap Grafische weergave van de positie bij het aanleggen van een willekeurig snelheidspatroon Grafische weergave van de snelheid bij het aanleggen van een willekeurig snelheidspatroon Grafische weergave van de versnelling bij het aanleggen van een snelheidsstap Bepaling van de tijdsconstante van de motor inclusief overbrenging en as van de robot Grafische weergave van de positie bij het aanleggen van een positiestap Grafische weergave van de snelheid bij het aanleggen van een positiestap Grafische weergave van de versnelling bij het aanleggen van een positiestap Bepaling van de tijdsconstante van het gesloten lus systeem v

7 Lijst van tabellen 1.1 Mechanische eigenschappen van de Performer MK Toestandstabel van de decoder Voor- en nadelen van floating point en fixed point getallen vi

8 Abstract De afdeling Productietechnieken, Machinebouw en Automatisering (PMA) van het departement werktuigkunde aan de K.U.Leuven onderzoekt een hard real-time robotsturing uitgevoerd op een embedded systeem. Een embedded systeem is immers verkiesbaar qua prijs, vermogenverbruik, omvang en herprogrammeerbaarheid in vergelijking met een controle-pc met data-acquisitiekaarten. Industriële toepassingen, zoals visiegebaseerde servosystemen of sensorfusie, vragen echter een grote rekenkracht waardoor de zwakke embedded processors te zwaar belast worden. Hierdoor komt het real-time karakter van het systeem in gedrang. Om dit te voorkomen ontwerpt en valideert deze masterproef een robotsturing op basis van een hardware/software co-design waarbij alle taken verdeeld worden over software draaiend op de processor en hardware uitgevoerd op een FPGA. Op deze manier wordt de processor ontlast van tijdskritische berekeningen door de FPGA. Deze masterproef gebruikt het Virtex-II Pro Development Board, bestaande uit een Virtex- II Pro FPGA, een PowerPC processor en een aantal randapparaten, als embedded systeem en een Performer MK2 robot als testplatform. Om de uitvoeringssnelheid van de controlelussen voor de motoren, die de assen van de robot aandrijven, te verhogen, worden deze volledig op de FPGA uitgevoerd. Aan de hand van ondersteunende software van Xilinx kan deze hardware op een gebruiksvriendelijke manier beschreven worden. De PowerPC dient hoofdzakelijk om de referentiewaarden te genereren voor de controlelussen en deze door te sturen naar de hardware. Daarnaast kan de PowerPC via de randapparaten communiceren met de buitenwereld. De parameters van de encoders en de overbrengingen in de robotassen worden via de software doorgegeven naar de hardware. Op deze manier vormt dit hardware/software co-design een robotsturing die op een flexibele manier kan ingezet worden voor gelijkaardige machines. Naast de hogesnelheidscontrolelussen biedt dit platform, dankzij de flexibiliteit in de FPGA-architectuur, de mogelijkheid om bijkomende sensoren te interfacen zoals afstands-, kracht- en visiesensoren waarnaar nog verder onderzoek gedaan kan worden.

9 Hoofdstuk 1 Beschrijving van de proefopstelling De volgende secties beschrijven kort de proefopstelling van deze masterproef. Eerst komt een algemene beschrijving van de gebruikte robot aan bod. Daarna volgt een korte beschrijving van het embedded systeem waarop de sturing geprogrammeerd is op basis van een hardware/software co-design. Dit hoofdstuk sluit af met een bespreking over de koppeling van de robot aan het embedded systeem en de werking van het globale systeem. 1.1 Performer MK2 robot Inleiding Figuur 1.1 toont de industriële robotarm die gebruikt werd in deze masterproef. De robot beschikt over vijf assen die aangedreven worden door DC-servomotoren (zie hoofdstuk??) die door middel van een PWM-motorsturing aangestuurd zullen worden, zie hoofdstuk 4. De robot heeft de mogelijkheid om een extra werktuig te monteren, bijvoorbeeld een grijper. De incrementeel optische encoders, gemonteerd op de as van de motoren, dienen als meetsysteem waarmee de positie, snelheid en versnelling van iedere robotas bepaald kan worden (zie hoofdstuk 3). Figuur 1.1: Performer MK2 robot. 1

10 Hoofdstuk 1. Beschrijving van de proefopstelling 1.2. Embedded systeem Mechanische eigenschappen Tabel 1.1 geeft een aantal mechanische eigenschappen van de robot weer die van belang zijn bij het ontwerpen van de sturing. Rekeninghoudend met het bewegingsbereik wordt de minimale grootte van de interne datatypes in de FPGA bepaald. Op deze manier kan er ten eerste pas gestreefd worden naar een optimaal hardwareontwerp als dit bewegingsbereik van iedere as gekend is. Ten tweede zijn de overbrengingsverhoudingen in de gewrichten van de robot essentieel voor een correcte bepaling van de positie, snelheid en versnelling van de robotassen. Figuur 1.2 illustreert het bewegingsbereik van de robot. as 1 as 2 as 3 as 4 as 5 Beschrijving basis rotatie onderarm bovenarm toppunt pols Bewegingsbereik onbeperkt Overbrenging 1:120 1:160 1:144 1:120 1:88 Tabel 1.1: Mechanische eigenschappen van de Performer MK2 Figuur 1.2: Bewegingsbereik van de Performer MK2 robot. 1.2 Embedded systeem Voor de realisatie van de robotsturing op basis van een hardware/software co-design is er een embedded systeem nodig. Dit embedded systeem bestaat uit een hard- en softwareplatform. Het hardware platform is een Virtex-II Pro Development Board[1; 2]. Dit platform bevat een Virtex-II Pro FPGA, twee PowerPC processoren en daarrond enkele randapparaten. De randapparaten breiden de mogelijkheden van de FPGA en PowerPC s uit en zorgen voor contact met de buitenwereld. Het software platform is een PowerPC processor, waarop een Free Claessens 2

11 Hoofdstuk 1. Beschrijving van de proefopstelling 1.3. Het gebruik van het embedded systeem en de robot real-time Linux kernel draait, die zorgt voor een real-time softwareomgeving. In de volgende secties volgt een beknopte uitleg over het hard- en softwareplatform. De masterproef van Stefan De la haye en Steven Kauffmann[3] geeft hierover een meer uitgebreide beschrijving. Deze thesis handelt volledig over de opbouw van dit embedded systeem en vormt dan ook de basis van deze masterproef Hardwareplatform Als hardwareplatform wordt het Virtex-II Pro Development Board gebruikt. Figuur 1.3[2] toont hiervan een foto met centraal de Virtex-II Pro FPGA waarin de PowerPC s geïntegreerd zijn en daarrond de randapparaten. De hardware die uitgevoerd wordt op de FPGA kunnen we in drie grote groepen verdelen: de encoderinterface of kortweg de decoder decodeert de encodersignalen en berekent hieruit de positie, snelheid en versnelling van de robotassen; de regelaar regelt de fout tussen de referentiewaarden en de gemeten waarden weg; de PWM-generator zet de uitgang van de regelaar om in een PWM-signaal dat na versterking aan de motoren kan aangelegd worden. Deze hardware wordt vanaf hoofdstuk 3 verder in detail besproken. De hardware die in VHDL beschreven wordt met behulp van de Xilinx Integrated Software Environment (ISE), kan als een IP-core aan het embedded systeem worden toegevoegd. De procedure om templates voor een eigen IP-core te genereren, staat in bijlage A beschreven. De procedure om nadien de IP-core aan het embedded systeem toe te voegen, komt aan bod in bijlage B. Een meer uitgebreide beschrijving hierover is te vinden in [4]. De randapparaten die gebruikt worden zijn de Compact Flash poort, het RAM-geheugen, de low-speed expansion connector, de seriële poort en de ethernetpoort Softwareplatform Het Virtex-II Pro Development Board is voorzien van twee 32 bit IBM PowerPC 405 RISCprocessoren. Op één van deze PowerPC s draait een real-time Linux kernel met Xenomai architectuur, welke het besturingssysteem van het Virtex-II Pro Development Board vormt. De kernel wordt voorzien van Board Support Packages waarmee hij softwarematig gebruik kan maken van de nodige randapparaten. Omdat we te maken hebben met een FPGAgebaseerd embedded systeem, kan de gebruiker zelf randapparaten toevoegen of verwijderen. Hiervoor moet de gebruiker zelf de Board Support Packages genereren en achteraf samen met de kernel crosscompileren voor de PowerPC architectuur. Crosscompileren wil zeggen dat de code op een computer, met een bepaalde architectuur, gecompileerd wordt voor een systeem met een verschillende architectuur. De kernel met de Board Support Packages en het bitbestand voor de hardwareconfiguratie worden samengebracht in een ACE-bestand wat gekopieerd wordt naar de Compact Flash kaart[5]. 1.3 Het gebruik van het embedded systeem en de robot Figuur 1.5 illustreert het embedded systeem gekoppeld met de Performer MK2 robot. De gebruiker kan met zijn Linux-pc via SSH (Secure SHell) of Cutecom communiceren met het Free Claessens 3

12 Hoofdstuk 1. Beschrijving van de proefopstelling 1.3. Het gebruik van het embedded systeem en de robot Figuur 1.3: Het Virtex-II Pro Development Board[2]. systeem en de robot besturen. De DHCP-server (Dynamic Host Configuration Protocol) zorgt er voor dat het Virtex-II Pro Development Board automatisch een IP-adres toegewezen krijgt. De PowerPC is verbonden met de randapparaten via de Processor Local Bus (PLB) of de On-chip Peripheral Bus (OPB). Op deze manier kan het ACE-bestand, bestaande uit de kernel en het bitbestand voor de hardwareconfiguratie, tijdens het opstarten van het systeem, van Compact Flash geladen worden. Het bestandensysteem van de kernel staat op de NFS-server (Network File System) wat het gemakkelijk maakt om in testfase via het netwerk bestanden te wijzigen, toe te voegen of op te vragen. De FPGA is voorzien van een interface naar de PLB- of OPB-bus waarmee commando s en parameters van de PowerPC naar de hardware gestuurd kunnen worden. Vanuit de FPGA zijn er in- en uitgangen naar de expansion connectors voorzien om de encodersignalen in te Free Claessens 4

13 Hoofdstuk 1. Beschrijving van de proefopstelling 1.3. Het gebruik van het embedded systeem en de robot lezen en de PWM-signalen naar de versterker te sturen. In het blokschema van figuur 1.4 is de controlelus nog eens duidelijk te zien. Aan de hand van de interface kan er data uitgewisseld worden tussen de hardware (decoder, regelaar en PWM-generator) en de software die draait op de PowerPC processor. Figuur 1.4: Architectuur van het hardware/software co-design. Free Claessens 5

14 Hoofdstuk 1. Beschrijving van de proefopstelling 1.3. Het gebruik van het embedded systeem en de robot Figuur 1.5: Schema van de proefopstelling. Free Claessens 6

15 Hoofdstuk 2 Controlelus 2.1 Voorwaartse keten Proportionele positieregelaar Om de robotas naar zijn gewenste positie te sturen, wordt er een simpele proportionele regelaar of kortweg P-regelaar gebruikt. Figuur 2.1 toont deze P-regelaar in de complete controlelus zoals deze in VHDL geïmplementeerd is. Figuur 2.1: De controlelus met P-regelaar op de positie. Het foutsignaal e wordt eenvoudig versterkt met een factor K om het stuursignaal u voor het systeem te genereren. De factor K kan via software naar de regelaar gestuurd worden waardoor deze, tijdens de werking van de regelaar, eenvoudig en snel aangepast kan worden. Het voordeel van een P-regelaar is dat het systeem sneller wordt naarmate K stijgt. Hiertegenover staat dat bij een te grote waarde van K, het systeem te hevig en onstabiel kan worden. Het stuursignaal u moet in verband gebracht worden met de duty cycle van het PWMsignaal waarmee de motoren aangestuurd worden. Dit gebeurd in de PWM-generator (zie sectie 2.1.2), waar het stuursignaal vergeleken wordt met een twaalf bit teller die telt van 7

16 Hoofdstuk 2. Controlelus 2.1. Voorwaartse keten nul tot en met Het blokje offset telt het stuursignaal u op bij een vaste waarde van Op deze manier is het signaal dat naar de PWM-generator gaat, bij een gepositioneerde motor, gelijk aan 2047 waardoor een duty cycle van 50% ontstaat. Dit wil zeggen dat de gemiddelde spanning over de motor gelijk is aan nul. De bounder legt een maximum van 4095 en een minimum van 0 op aan het signaal dat naar de PWM-generator gaat. Het is gekend dat er een evenredig bestaat tussen de spanning op de motorklemmen en de regimesnelheid van de onbelaste motor. De incrementeel optische encoder, die op de as van de motor gemonteerd is, produceert signalen die rechtstreeks in verband staan met de positie van de as. Op deze manier vormt de encoder een integrator waardoor er geen standfout ontstaat tussen de gewenste en de werkelijke positie. Figuur 2.2 illustreert het systeem van de motor en de encoder. In deze figuur stelt M de transferfunctie voor (snelheid ten Figuur 2.2: Het systeem van de motor en de encoder. opzichte van spanning) van de motor, de overbrenging en de as van de robot PWM-generator De uitgang van de regelaar is bepalend voor de duty cycle van het PWM-signaal. Dit verband wordt gelegd in de PWM-generator. Figuur 2.3 toont het blokschema van de PWM-generator zoals het ook in VHDL is geïmplementeerd. De uitgang van de regelaar wordt, aan de hand van een comparator, simpelweg vergeleken met een twaalf bit teller die continu telt van nul tot zijn maximumwaarde. Wanneer de tellerwaarde groter of kleiner wordt dan de uitgang van de regelaar, klapt het PWM-signaal om. Op deze manier kunnen we 4096 verschillende duty cycles genereren. Het ingangsregister houdt de waarde van de uitgang van de regelaar vast, bij het begin van elke periode van het PWM-signaal. Figuur 2.4 verduidelijkt deze werking. In de literatuur [6] zijn nog meer methodes te vinden om een PWM-signaal op te wekken. Deze methodes zijn veel complexer maar leveren wel een PWM-signaal op met een veel nauwkeurigere duty cycle. In deze toepassing is deze grote nauwkeurigheid overbodig omdat de gebruikte motoren niet gevoelig genoeg zijn. Hierdoor werd gekozen voor het kleine ontwerp dat weinig plaats inneemt op de FPGA. Het nadeel van de gebruikte methode is wel dat door de teller een grote klokfrequentie nodig is om een PWM-signaal te verkrijgen met een frequentie van ongeveer 20 khz. Omdat we een FPGA gebruiken geeft dit geen enkel probleem want met een klokfrequentie van 100 MHz is nog een PWM-frequentie van bijna Free Claessens 8

17 Hoofdstuk 2. Controlelus 2.2. Terugkoppelketen Figuur 2.3: Blokschema van de PWM-generator. Figuur 2.4: Weergave van de interne signalen van de PWM-generator. 25 khz haalbaar. De opgewekte PWM-signalen wordt via een PWM-versterker naar de motoren gestuurd. Deze PWM-versterker wordt besproken in hoofdstuk Terugkoppelketen In de terugkoppelketen of terugkoppeling, van de controlelus in figuur 2.1, bevindt zich de encoderinterface die uitgebreid beschreven wordt in hoofdstuk 3. Deze hardware staat in voor het meten van de positie, snelheid en versnelling van de robotassen. De drie gegevens worden naar de PowerPC gestuurd ter informatie voor de gebruiker. Omdat voorlopig enkel de positie gecontroleerd wordt, zal enkel de data van de positie gebruikt worden in de controlelus. Free Claessens 9

18 Hoofdstuk 3 Encoderinterface 3.1 Encoders De Performer MK2 robotarm is voorzien van incrementeel optische encoders. Het basiswerkingsprincipe van deze encoders is uitgelegd in hoofdstuk??. Deze sectie gaat dieper in op een aantal belangrijke eigenschappen van deze encoders. Figuur 3.1: a) Meetkop met twee tegenroosters 90 ten opzichte van elkaar verschoven b) Uitgangssignalen[7]. 10

19 Hoofdstuk 3. Encoderinterface 3.2. Blokschema van de interface Om de positie correct te kunnen meten moeten we ook de richting van de beweging kunnen detecteren. Hiervoor worden er in de meetkop twee fotocellen geplaatst met tegenroosters, die 90 ten opzichte van elkaar verschoven zijn. Hierdoor bekomen we ook twee digitale uitgangssignalen die onderling 90 verschoven zijn. Figuur 3.1.a toont een richtingsgevoelige meetkop. In figuur 3.1.b zien we dat bij een linksdraaiende motor, signaal A voorijlt op signaal B. Het omgekeerde geldt bij een rechtsdraaiende motor. Bij een meting van de signalen A en B, kan gezegd worden dat de motor links draait tijdens de stijgende flank van signaal B samen met het hoog zijn van signaal A detecteren. Tijdens de stijgende flank van signaal A samen met het hoog zijn van signaal B detecteren, draait de motor rechts. De incrementeel optische encoders van de Performer MK2 robotarm zijn ook voorzien van een indexsignaal I dat een puls geeft na iedere omwenteling. Met de signalen A, B en I van deze incrementele encoders kan berekend worden in welke positie de as zich bevindt en in welke richting ze draait. Het indexsignaal I biedt twee extra voordelen. Ten eerste wordt met behulp van dit signaal de positiemeting na iedere omwenteling van de motor gesynchroniseerd. Ten tweede zorgt dit signaal voor een optimalisatie van de nodige hardware doordat de omwentelingen van de motor appart geteld kunnen worden. Door nu het tijdsaspect in rekening te brengen kunnen we ook de snelheid en versnelling meten. Hiervoor worden enkel de signalen A en B gebruikt. De mogelijkheid bestaat dus om de positie, richting, snelheid en versnelling van de beweging te meten met behulp van drie digitale signalen. In de volgende secties wordt de hardware die hiervoor ontwikkeld is, aan de hand van blokschema s besproken. 3.2 Blokschema van de interface Het blokschema in figuur 3.2 illustreert het elektronisch schema dat nodig is voor de berekening van de positie, snelheid en versnelling uit de signalen CHA (CHannel A), CHB (CHannel B) en CHI (CHannel I), komende van de encoder. Dit blokschema wordt in VHDL geïmplementeerd en op de Virtex-II Pro FPGA geprogrammeerd. Er worden vijf verschillende blokken onderscheden: de filters filteren de encodersignalen van spikes, de kwadratuurdecoder decodeert de encodersignalen tot een pulstrein (Pulse Train) en een richtingssignaal (Dir), het positieblok berekent uit deze twee signalen de absolute positie, het snelheidsblok berekent uit de pulstrein de snelheid van de beweging en het versnellingsblok berekent de versnelling. Deze vijf onderdelen worden in de volgende secties in detail besproken. Het ontwerp van de encoderinterface is gebaseerd op:[8; 9; 10; 11]. Free Claessens 11

20 Hoofdstuk 3. Encoderinterface 3.3. Ingangsfilters Figuur 3.2: Blokschema van de encoderinterface. 3.3 Ingangsfilters De digitale filters zijn verantwoordelijk voor het verwijderen van ruis van korte duur (spikes) in de encodersignalen. Deze spikes zijn typisch voor motortoepassingen zoals bij deze robot en vereisen de nodige aandacht. Het schema van het filter, zoals het geïmplementeerd is in VHDL, wordt getoond in figuur 3.3. Het binnenkomend signaal passeert eerst een vier bit Figuur 3.3: Schema van het filter tegen spikes. schuifregister. Het logisch niveau van het signaal wordt hierin vier klokcycli bijgehouden. Het logisch niveau van drie van deze waarden worden getest op stabiliteit. Wanneer deze drie metingen dezelfde waarden geven, wordt de uitgang van het filter hierop aangepast. Wanneer de drie metingen verschillend zijn blijft de uitgang onveranderd. De werking wordt verduidelijkt aan de hand van het simulatievoorbeeld in figuur 3.4. Een belangrijke opmerking hierbij is dat voor een juiste werking van het filter de klokfrequentie minstens drie keer groter moet zijn dan de frequentie van de encodersignalen. Er is duidelijk waar te nemen dat de spikes, zowel bij het hoog als bij het laag zijn van het encodersignaal, weggefilterd worden. Op deze manier worden valse tellingen ten gevolge van ruis vermeden. Een nadeel van dit filter is dat de encodersignalen met vier klokcycli vertraagd worden. Wanneer de klokfrequentie echter veel groter is dan drie keer de frequentie van de encodersignalen, heeft deze vertraging weinig invloed. In dit geval is de klokfrequentie 100 MHz tegenover een maximum frequentie van de encodersignalen van ongeveer 70 khz. Bij zo een Free Claessens 12

21 Hoofdstuk 3. Encoderinterface 3.4. Kwadratuurdecoder Figuur 3.4: Simulatie van het digitale filter. groot frequentieverschil dreigt echter ruis van iets langere duur niet meer weggefilterd te worden. Hiervoor moet dan het aantal registers weer vergroot worden. 3.4 Kwadratuurdecoder De gefilterde encodersignalen A en B worden door de decoder gedecodeerd tot een pulstrein (Pulse Train) en een richtingssignaal (Dir). Deze twee signalen worden gebruikt om uiteindelijk de positie, de snelheid en de versnelling te berekenen. De decodering gebeurt op basis van een toestandsmachine (figuur 3.5) die geïmplementeerd is in VHDL. De tabel in figuur 3.1 verklaart de zes toestanden waarin de toestandsmachine zich kan bevinden. Het idee komt uit [11]. Initieel komt de toestandsmachine in de idle-toestand, waar alle signalen gereset worden. Onmiddelijk daarna volgt de waiting-toestand, waar de toestandsmachine wacht op een geldige waarde van de encodersignalen. Wanneer de toestandsmachine in één van de vier toestanden 00, 01, 11 of 10 terecht komt, zullen deze toestanden, afhankelijk van de draairichting van de motoren, kloksgewijs of tegen de klok in doorlopen worden. Afhankelijk van de toestand waarin het systeem zich dan bevindt, wordt de pulstrein op nul of één gezet. Het richtingssignaal wordt gegenereerd op de manier zoals uitgelegd in sectie 3.1. Figuur 3.6 illustreert hoe de pulstrein en het richtingssignaal gegenereerd worden. Op deze figuur kunnen we duidelijk zien dat de resolutie vier maal kleiner wordt wanneer we de positie veranderen op de positieve en de negatieve flank van de pulstrein. reset CHA CHB toestand 1 x x idle 0 x x waiting Tabel 3.1: Toestandstabel van de decoder 3.5 Positie In het positieblok wordt aan de hand van de pulstrein (Pulse Train), het richtingssignaal (Dir) en het indexsignaal (I) de positie van de robotas afgeleid. Figuur 3.7 toont het blokschema van deze schakeling. Een soortgelijke schakeling wordt beschouwd in [9]. Het positiemeetblok bestaat uit twee tellers: count angle en count revolutions. De teller in count angle verhoogt Free Claessens 13

22 Hoofdstuk 3. Encoderinterface 3.5. Positie Figuur 3.5: Toestandsdiagram van de kwadratuurdecoder. Figuur 3.6: Verband tussen de encodersignalen en de interne signalen Pulse train en Dir in de encoderinterface. of verlaagt, afhankelijk van het richtingssignaal, op de stijgende en dalende flank van de pulstrein. Bij een puls van het indexsignaal verhoogt of verlaagt de teller in count revolutions en wordt de teller in count angle terug op nul gezet. Op deze manier blijft de positiemeting gesynchroniseerd. Deze methode levert de getallen angle en rev op waarmee we de absolute positie van de robotas kunnen berekenen met formule 3.1. P ositie = (Rev m + angle) θ G (3.1) Hierin is m het aantal toestandsveranderingen van de kwadratuurdecoder per omwenteling van de motor. Dit is vier maal het aantal rastersteken van de encoderschijf en is in ons geval gelijk aan θ is de hoekverplaatsing van de motor per toestandsverandering van de kwadratuurdecoder oftewel één vierde van de resolutie van de encoderschijf. In ons geval Free Claessens 14

23 Hoofdstuk 3. Encoderinterface 3.6. Snelheid Figuur 3.7: Blokschema van het positiecircuit. is dit robotas. 2π Het symbool G staat voor de overbrengingsverhouding tussen de motor en de 3.6 Snelheid Inleiding In de literatuur vinden we verschillende methodes terug om snelheid te meten. De DCtachometers bijvoorbeeld worden hiervoor al jaren gebruikt. Tegenwoordig kunnen we gebruik maken van programmeerbare logica, bijvoorbeeld een FPGA. Hierdoor kunnen we op een eenvoudige wijze een aanpasbare en herbruikbare schakeling implementeren waarmee we uit de encodersignalen de snelheid van de motoren kunnen berekenen. De volgende vier argumenten tonen aan dat het gebruik van digitale tachometer veel voordelen biedt ten opzichte van de DC-tachometers. Hogere nauwkeurigheid haalbaar. Er is geen A/D-conversie nodig indien er een digitale controller gebruikt wordt. Er is geen onderhoud nodig van de digitale tachometer. Digitale tachometers produceren geen ruis waardoor er geen analoge filters meer gebruikt moeten worden. Natuurlijk hebben we ook alle voordelen van programmeerbare logica met ons mee. De snelheid wordt berekend met behulp van de pulstrein (Pulse Train) komende van de kwadratuurdecoder. De frequentie van deze pulstrein staat namelijk in verband met de snelheid van de motoren. Er bestaan twee mogelijkheden voor het meten van deze frequentie: We berekenen de snelheid door de tijd te meten gedurende een vast aantal pulsen van de pulstrein. Deze methode wordt de Constant Elapsed Time methode of kortweg time count methode genoemd. Deze methode wordt beschouwd in [9] en [10]. We berekenen de snelheid door het aantal pulsen van de pulstrein te tellen gedurende een vast ingestelde tijd. Deze methode wordt de pulse count methode genoemd. Deze methode wordt beschouwd in [10] en [8]. Free Claessens 15

24 Hoofdstuk 3. Encoderinterface 3.6. Snelheid Bij lage snelheden van de motor is het beter om de time count methode te gebruiken. De frequentie van de pulstrein is dan laag waardoor de pulse count methode te traag wordt. Bij deze methode moet er immers gewacht worden alvorens een zeker aantal pulsen verstreken zijn vooraleer er iets berekend kan worden. Bij hoge snelheden is aanbevolen om de pulse count methode te gebruiken. De time count methode wordt hier onnauwkeurig omdat de tijd, waarover gemeten zal worden, te kort wordt. In onze toepassing combineren we deze twee methodes omdat er zowel lage als hoge snelheden van de motor voorkomen. De time count methode wordt gebruikt bij lage en gemiddelde snelheden van de motor. Bij hoge snelheden van de motor wordt de pulse count methode geselecteerd. We gaan dieper in op deze twee methodes in de komende twee secties Time count methode De time count methode doet dienst voor het meten van de lagere en de gemiddelde snelheden van de motor. Het blokschema in figuur 3.8 toont de schakeling die geïmplementeerd is in VHDL. De up counter telt, op de stijgende en dalende flank van de binnenkomende pulstrein, Figuur 3.8: Time count methode voor het meten van de snelheid. van nul tot een bepaalde K-waarde. De N-bit counter meet met een teller hoe lang hierover gedaan wordt. Aan de hand van deze tellerwaarde (c value) en K-waarde (K out) wordt met formule 3.2 de snelheid berekend. ω t = 2π f clk K G m c value (3.2) Hierin is f clk de 100 MHz klokfrequentie van de FPGA en m het aantal toestandsveranderingen van de kwadratuurdecoder per omwenteling van de motor. G is de overbrengingsverhouding tussen de motor en de robotas. De eerste factor in formule 3.2 kunnen we samenbrengen tot een constante waardoor de berekening beperkt blijft tot één vermenigvuldiging en één deling. De tellerwaarde c value wordt teruggekoppeld naar de K calculator. Deze zorgt er voor dat de K-waarde verandert in functie van de tellerwaarde c value. Op deze manier blijven de tijdstippen waarop de snelheidsdata afgeleverd wordt nagenoeg constant en kunnen we over een breed meetbereik nauwkeurige metingen uitvoeren. Het detection signaal detecteert de binnenkomende pulstrein en start de N-bit counter. Aan Free Claessens 16

25 Hoofdstuk 3. Encoderinterface 3.7. Versnelling de hand van het hold signaal kan de N-bit counter aangeven dat zijn interne teller zijn maximumwaarde bereikt heeft en dat de up counter moet wachten op een nieuwe puls van de pulstrein Pulse count methode De pulse count methode wordt gebruikt bij hoge motorsnelheden. Het blokschema in figuur 3.9 toont de schakeling die geïmplementeerd is in VHDL. In een vast tijdsinterval T c, bepaald Figuur 3.9: Pulse count methode voor het meten van de snelheid. door de timer, worden de binnenkomende pulsen van de pulstrein geteld in de PT-counter. Als m gelijkgesteld aan het aantal toestandsveranderingen van de kwadratuurdecoder per omwenteling van de motor, kan met formule 3.3 de snelheid in radialen per seconde berekend worden. 2π ω p = C m (3.3) G m T c Hierin is C m het aantal getelde pulsen. Om een betere nauwkeurigheid te bekomen wordt er zowel op de positieve als op de negatieve flank van de pulstrein geteld. C m komt overeen met het signaal PT C value in het blokschema. Ook hier is G de overbrengingsverhouding tussen de motor en de robotas. De eerste factor in formule 3.3 kunnen we samenbrengen tot een constante (pulse count constant) waardoor de berekening beperkt blijft tot één vermenigvuldiging. 3.7 Versnelling Het versnellingsblok biedt de mogelijkheid om rechtstreeks vanuit de encoderpulsen de versnelling van de as van de robot te berekenen. Dit berust op het principe van de pulse count methode bij de snelheidsmeting. In een vast tijdsinterval T c, bepaald door de timer, worden de binnenkomende pulsen van de pulstrein geteld in de PT-counter. Door deze data op te slaan in een schuifregister van twee registerplaatsen kan aan de hand van formule 3.4 de versnelling berekend worden aan de hand van het verschil tussen de getelde pulsen. a = 2π G m T 2 c (data current data previous) (3.4) Hierin is data current het huidig aantal getelde pulsen en data previous het vorig aantal getelde pulsen van de pulstrein. Ook hier is G de overbrengingsverhouding tussen de motoren de robotas. De eerste factor in formule 3.4 kan samengebracht worden tot een constante (acceleration constant) waardoor de berekening beperkt blijft tot één aftrekking en één vermenigvuldiging. Free Claessens 17

26 Hoofdstuk 3. Encoderinterface 3.8. Berekenen van positie, snelheid en versnelling Figuur 3.10: Methode voor het meten van de versnelling. 3.8 Berekenen van positie, snelheid en versnelling De voorgaande hardware-implementaties waren telkens voorzien van een rekeneenheid waar de formules 3.1, 3.2, 3.3 en 3.4 uitgerekend werden. Om een voldoende nauwkeurige berekening uit te kunnen voeren, zijn we hierbij genoodzaakt om met rationale getallen te werken. In het binaire talstelsel, dat gebruikt wordt binnen de FPGA, vinden we hiervoor twee datatypes: het floating point en het fixed point datatype. De volgende secties verklaren het gebruik van deze twee datatypes en ondersteunen de keuze van het fixed point datatype Floating point datatype De IEEE-754 standaard voor floating point getallen is de meest gebruikte representatie voor reële getallen op computerplatformen. De single precision binaire floating point representatie bestaat uit 32 bits en wordt weergegeven in figuur We herkennen hierin de tekenbit, Figuur 3.11: 32 bit binaire floating point representatie. de exponentbits en de mantisse. Tekenbit s De tekenbit geeft aan of het getal positief of negatief is. Een binaire nul staat voor positieve en een binaire één staat voor negatieve getallen. Exponentbits e De exponentbits, bestaande uit acht bits, worden gebruikt om de komma naar links of naar rechts te verschuiven. Om dit mogelijk te maken wordt er een bias met decimale waarde 127 toegevoegd. Wanneer de acht exponentbits een decimale waarde van 120 voorstellen, dan wordt de komma zeven plaatsen naar links verschoven. Bij een voorstelling van bijvoorbeeld 133, wordt de komma zes plaatsen naar rechts verschoven. Free Claessens 18

27 Hoofdstuk 3. Encoderinterface 3.8. Berekenen van positie, snelheid en versnelling Mantisse m De mantisse of significant bestaat uit 23 bits. Deze stellen de uiteindelijke bits van het getal voor en zijn bepalend voor de precisie. Vóór deze 23 mantisse bits staat een denkbeeldige bit die altijd als een binaire één beschouwd moet worden. Deze denkbeeldige bit is noodzakelijk om dubbelzinnigheid te voorkomen. Zonder deze denkbeeldige bit zouden er immers meerdere voorstellingen bedacht kunnen worden voor éénzelfde getal. Met deze drie gegevens kunnen we met formule 3.5 de decimale waarde v bepalen. Voor het voorbeeld in figuur 3.11 geldt dus: v = s 2 e 127 m (3.5) v = s 2 e 127 m = b = b = d (3.6) Fixed point datatype Voor het fixed point (vaste komma) datatype is er geen algemene standaard. In VHDL is er wel een fixed point bibliotheek (fixed pkg c.vhdl[12]) voorzien die vanaf de Xilinx ISE 9 gebruikt kan worden. Hierbij geldt de representatie van figuur 3.12 waarbij het aantal bits voor en na de komma (M en N) vrij te kiezen zijn. Het decimale getal zouden we Figuur 3.12: Binaire fixed point representatie. bijvoorbeeld kunnen voorstellen zoals in figuur Figuur 3.13: Binaire fixed point representatie van het decimale getal Keuze van het datatype In deze sectie worden kort de voor- en nadelen van beide types opgesomd zodat duidelijk wordt waarop de keuze gebaseerd is. De software van Xilinx biedt de mogelijkheid om voorgeprogrammeerde floating point IP cores in te voegen in het FPGA-ontwerp waarmee alle berekeningen uitgevoerd kunnen Free Claessens 19

28 Hoofdstuk 3. Encoderinterface 3.8. Berekenen van positie, snelheid en versnelling worden. Op deze manier kunnen we zeer eenvoudig gebruik maken van het floating point datatype. Bij het floating point datatype is het mogelijk om zelfs zéér kleine getallen met een enorme precisie voor te stellen. In deze toepassing heeft een grote nauwkeurigheid, door mechanische beperkingen in de robot, weinig zin. Een ander voordeel van het gebruik van floating point getallen is dat deze representatie herkend wordt als een algemene standaard (IEEE-754). Dit wil zeggen dat deze getallen zonder moeite in software uitgelezen kunnen worden. Tenslotte komen we bij het doorslaggevende nadeel van floating point. Nadat de hardware voor de positiemeting, met behulp van floating point getallen, geïmplementeerd was op de FPGA, bleek dat er al 18% van de beschikbare ruimte van de FPGA besteed werd aan dit meetblok. Als we in gedachten houden dat er ook nog snelheid en versnellingen gemeten moet worden, en dit voor alle assen van de robot, zou zelfs één FPGA te kort komen. Na deze waarnemingen zijn we begonnen met experimenten met het fixed point datatype. In VHDL is er een bibliotheek[12] beschikbaar waarmee we met het fixed point datatype berekeningen kunnen uitvoeren. Hiermee kan zelf gekozen worden uit hoeveel bits de fractie bestaat waardoor er toch nog een ruim voldoende nauwkeurigheid haalbaar is. Tijdens de synthese van de VHDL-code botste we op het probleem dat de deling van twee variabele grootheden niet mogelijk was met deze bibliotheek. Dit probleem werd opgelost door een voorgeprogrammeerde Xilinx core te gebruiken. Dit blokje voert een deling van twee nietkomma getallen uit en heeft een fixed point getal als resultaat. Indien de deler of deeltal een kommagetal, is moet hiervan eerst de komma verschoven worden alvorens de deling uitgevoerd kan worden. Op deze manier blijft de nauwkeurigheid behouden. Een nadeel van het fixed point datatype is dat het geen algemene standaard is. Hiervoor moeten er dus in de software een aantal berekeningen uitgevoerd worden om deze getallen juist uit te lezen en door te sturen naar de hardware. Nadat het positiemeetblok, met behulp van fixed point getallen, uitgetest was op de FPGA, bleek dat er ongeveer 2% van de beschikbare ruimte besteed was aan dit meetblok. Het gebruik van fixed point getallen is dus een aanvaardbare keuze. Tabel 3.2 zet alle argumenten nog eens op een rij. floating point zeer grote nauwkeurigheid gebruiksvriendelijk in VHDL alle bewerkingen mogelijk IEEE standaard neemt veel FPGA-ruimte in beslag fixed point gekozen nauwkeurigheid gebruiksvriendelijk in VHDL deling niet mogelijk met ISE synthesize tool geen IEEE standaard neemt weinig FPGA-ruimte in beslag Tabel 3.2: Voor- en nadelen van floating point en fixed point getallen Free Claessens 20

29 Hoofdstuk 4 PWM-versterker 4.1 Algemene beschrijving van de versterker De PWM-signalen, opgewekt in de FPGA, moeten versterkt worden alvorens ze aan de motoren aangelegd kunnen worden. Hiervoor is een PWM-versterker gebouwd, welke bestaat uit drie grote delen: een H-brug met de Phillips PHP21N06LT MOSFETs [13], een Intersil HIP4081A H-brug driver [14], een ingangscircuit met de HCPL2602 optocouplers [15] H-brug Het principe van een H-brug is vrij eenvoudig en wordt uitgelegd aan de hand van figuur 4.1. Wanneer de FET s T1 en T4 in geleiding zijn en de FET s T2 en T3 in sper, zal de stroom van links naar rechts door de motor vloeien waardoor hij in de ene richting zal draaien. In het andere geval, wanneer T2 en T3 in geleiding zijn en T1 en T4 in sper, zal de stroom van rechts naar links vloeien waardoor de motor in de andere richting draait. Wanneer we dit doen aan een frequentie van ongeveer 20 khz zal bij een duty cycle van 50% de gemiddelde spanning over de motor nul zijn waardoor de motor stilstaat. Bij een duty cycle groter dan 50% wordt de gemiddelde spanning groter dan nul en zal de motor draaien. Hetzelfde geldt bij een duty cycle lager dan 50%, het enige verschil is dat de motor in de andere richting zal draaien. We moeten er dus voor zorgen dat het paar T1-T4 in geleiding is als het paar T2-T3 in sper is. Wanneer we aan het paar T1-T4 een PWM-signaal van ongeveer 20 khz aanleggen, dan moeten we aan het paar T2-T3 het geïnverteerde PWM-signaal aanleggen. De diodes die in anti-parallel staan met de FET s dienen voor de energie van de zelfinductiespanning, die ontstaat bij het afschakelen van een paar FET s, af te voeren naar de voeding. Wanneer bijvoorbeeld T1 en T4 uit geleiding gaan zal de stroom dalen. De spoel van de motor verzet zich hier tegen met een inductiespanning die zal trachten de stroom te behouden. Op dit moment zullen de vrijloopdiodes D2 en D3 in geleiding gaan om deze energie naar de voeding af te voeren. Hierna zullen dan weer de FET s T2 en T3 in geleiding gaan. We kunnen dus besluiten dat we door middel van een H-brug een versterkt PWM-signaal over de motor krijgen. 21

30 Hoofdstuk 4. PWM-versterker 4.2. H-brug driver Figuur 4.1: Principe van de H-brug. 4.2 H-brug driver Doel van de driver Door het snel schakelen tussen de FET-paren kan het zijn dat de energie van de inductiespanning nog niet volledig verdwenen is. Hierdoor kan er, net voor het aanschakelen, nog een spanning aanwezig zijn op de source van een van de bovenste FET s. Wanneer een van deze bovenste FET s dan aangestuurd wordt, volstaat de spanning op de gate niet om de FET te doen geleiden. Als bijvoorbeeld D2 en D3 de energie van de inductiespanning aan het afvoeren zijn en het paar T2-T3 wordt aangestuurd, zal op de source van T2 nog een bepaald spanning aanwezig zijn. De meest eenvoudige oplossing hiervoor is de bovenste FET s te vervangen door P-CHANNEL FET s. Het grote nadeel hiervan is dat P-CHANNEL FET s minder goede eigenschappen (vooral timing karakteristieken) hebben dan N-CHANNEL FET s. Ik heb daarom gekozen om een H-brug driver te gebruiken, de HIP4081A van Intersil, die dit probleem ook oplost. Hierdoor blijft de H-brug bestaan uit vier dezelfde N-CHANNEL FET s. Figuur 4.2 geeft het principeschema weer van de HIP4081A in combinatie met een H-brug Werkingsprincipe Om de bovenste helft van de H-brug aan te sturen wordt er een combinatie van bootstrap- en charge-pumping technieken gebruikt. De bootstrap techniek zorgt voor een grote momentane stroom die nodig is om de FET s snel in geleiding te brengen. De charge-pump zorgt ervoor dat de biasspanning voor de bovenste FET s behouden blijft, zodat ze niet langzaam uit geleiding kunnen gaan. Deze twee technieken worden gerealiseerd met een bootstrap circuit bestaande uit een diode en een condensator. Figuur 4.3 toont het bootstrap circuit voor Free Claessens 22

31 Hoofdstuk 4. PWM-versterker 4.2. H-brug driver Figuur 4.2: Principeschema van een mogelijke toepassing[16]. Figuur 4.3: Het bootstrap circuit[16]. kant A van de H-brug. Wanneer de FET niet moet geleiden kan de condensator opladen via de diode. Wanneer de overeenkomende ingang voor een van de bovenste FET s hoog wordt, wordt de lading in de condensator ongeveer helemaal overgedragen naar de gate-source capaciteit van de FET waardoor deze in geleiding gaat. De ingang AHS meet de spanning die nog aanwezig is op source van de bovenste FET s. De grootte van de bootstrap condensator moet ongeveer tien maal groter zijn dan de gate-source capaciteit van de FET s. Bij een te kleine condensator zal de spanning over de condensator te veel in elkaar zakken wanneer de FET in geleiding moet gaan. Hierdoor zal de gate langzamer opladen waardoor het langer duurt vooralleer de FET werkelijk in geleiding is. Bij een te grote capaciteit zal de gate-source capaciteit overladen worden waardoor het langer duurt vooralleer de FET uit geleiding moet gaan. Dit kan leiden tot een shoot-trough. Een shoot-trough treedt op wanneer zowel de bovenste als de onderste FET van eenzelfde kant van de brug in geleiding Free Claessens 23

32 Hoofdstuk 4. PWM-versterker 4.3. Inputcircuit gaan. Dit is eigenlijk een kortstondige kortsluiting van de voeding die de FET s en de driver kunnen beschadigen. Bij gebruik van FET s meet een grote gate-source capaciteit dient de basisweerstand voldoende groot te zijn om het IC niet te beschadigen. 4.3 Inputcircuit Uit de FPGA komen twee identieke PWM-signalen die geïnverteerd zijn ten opzichte van elkaar. Deze signalen hebben een maximum niveau van 2.5 V terwijl het driver-ic een niveau van 5 V verwacht. Dit probleem is opgelost door een level-shifter met behulp van een HC- PL2602 optocoupler die zorgt voor deze conversie. Deze optocoupler zorgt daarbij nog voor een galvanische scheiding tussen het I/O-circuit van de FPGA en de vermogenschakeling. Deze galvanische scheiding vermijdt dat ruis de correcte werking van het driver-ic verstoort en beschermt de IO-circuits van de FPGA ten opzichte van het vermmogencircuit. Figuur 4.4 toont het schema van deze schakeling. De HCPL2602 beschikt aan de ingang over een interne stroomregeling. Deze interne regeling zorgt er voor dat er een typische stroom van 8.5 A door de led vloeit. De overige stroom wordt via transistor T1 weggevoerd. De uitgang van de optocoupler is zoals gewoonlijk voorzien van een open collector. Hiermee verbinden we een pull-up weerstand van 470 Ω naar de voeding. Op deze manier bekomen we een uitgangsspanning die schakelt tussen 0V en 5V. Voor meer informatie over deze optocoupler wordt verwezen naar de datasheet[15]. Figuur 4.4: Schema van de level-shifter + intern schema van de HCPL2606 optocoupler Totale schema De ingangen van de driver zijn AHI, ALI, BHI en BLI. De overeenkomende uitgangen zijn AHO, ALO, BHO en BLO. De disable pin (DIS) moet aan grond hangen om het IC in werking te stellen. De optionele weerstanden R1 tot R4 in de basis van elke FET zorgen ervoor dat de FET s Free Claessens 24

33 Hoofdstuk 4. PWM-versterker 4.4. Realisatie van het Print Circuit Board iets trager in geleiding gebracht worden. Dit kan een shoot-trough vermijden als een FET, uit hetzelfde been van de H-brug, nog in geleiding is. De potentiometers P1 en P2 (elk 500 kω, ingesteld op 100 kω) naar de ingangspinnen HDEL en LDEL dienen voor de laag-naar-hoog- en hoog-naar-laag-vertraging in te stellen. Deze vertraging zorgt voor een dode tijd tussen het omschakelen van de FET-paren waardoor een shoot-trough voorkomen wordt. Figuur 4.5 geeft het verband tussen de weerstandwaarde en de dode tijd weer. Tenslotte zorgen de condensatoren C3 tot C5 voor een zeer belangrijke ontkoppeling van de voeding. Voor een uitgebreide beschrijving van deze schakeling wordt verwezen naar Figuur 4.5: Verband tussen de weerstandwaarde en de dode tijd[16]. application note 9405 van Intersil[16]. 4.4 Realisatie van het Print Circuit Board Met de studentenversie van het softwarepakket EAGLE is een layout getekend voor de PWMversterker. Vervolgens is er aan de hand van deze layout een PCB gefreesd waarop alle componenten gesoldeerd werden. Figuur 4.7 toont de layout zoals deze getekend is in EAGLE. Met de studentenversie is het enkel mogelijk om enkelzijdige PCB s te ontwerpen. Figuur 4.8 toont het bestukte PCB. Free Claessens 25

34 Hoofdstuk 4. PWM-versterker 4.4. Realisatie van het Print Circuit Board Figuur 4.6: Totale versterker. Free Claessens 26

35 Hoofdstuk 4. PWM-versterker 4.4. Realisatie van het Print Circuit Board Figuur 4.7: Layout van het PCB van de PWM-versterker. Figuur 4.8: De PWM-versterker. Free Claessens 27

Digitale Systeem Engineering 1. Week 4 Toepassing: Pulse Width Modulation Jesse op den Brouw DIGSE1/2013-2014

Digitale Systeem Engineering 1. Week 4 Toepassing: Pulse Width Modulation Jesse op den Brouw DIGSE1/2013-2014 Digitale Systeem Engineering 1 Week 4 Toepassing: Pulse Width Modulation Jesse op den Brouw DIGSE1/2013-2014 PWM basics Het regelen van het toerental van een elektromotor kan eenvoudig worden gedaan door

Nadere informatie

V: Snelheidsregeling van DC-motor

V: Snelheidsregeling van DC-motor V: Snelheidsregeling van DCmotor 1 Inleiding Deze laboproef omvat de snelheidsregeling van een klein DCmotortje. De motor wordt aangestuurd via een vermogentrap die een Hbrug bevat. De Tacho geeft de sneldheid

Nadere informatie

Departement industriële wetenschappen en technologie

Departement industriële wetenschappen en technologie Departement industriële wetenschappen en technologie Universitaire Campus, gebouw B B-3590 DIEPENBEEK Tel.: 011-23 07 90 Fax: 011-23 07 99 Aansturen en testen van een hybride infrarood beeldopnemer Abstract

Nadere informatie

Hoofdstuk 5: Signaalverwerking

Hoofdstuk 5: Signaalverwerking Hoofdstuk 5: Signaalverwerking Natuurkunde VWO 2011/2012 www.lyceo.nl Hoofdstuk 5: Signaalverwerking Natuurkunde 1. Mechanica 2. Golven en straling 3. Elektriciteit en magnetisme 4. Warmteleer Rechtlijnige

Nadere informatie

GEINTEGREERDE PROEF DE COMPUTER ALS TV AFSTANDSBEDIENING

GEINTEGREERDE PROEF DE COMPUTER ALS TV AFSTANDSBEDIENING 7 IC De Computer als TV afstandsbediening - 1 - KTA-Gent GEINTEGREERDE PROEF DE COMPUTER ALS TV AFSTANDSBEDIENING Arnoud De Kemel Industriële Computertechnieken Schooljaar 2004-2005 7 IC De Computer als

Nadere informatie

vanwege het hoge rendement weinig warmte-ontwikkeling vanwege de steile schakelpulsen genereert de schakeling sterke hf-stoorsignalen

vanwege het hoge rendement weinig warmte-ontwikkeling vanwege de steile schakelpulsen genereert de schakeling sterke hf-stoorsignalen SCHAKELENDE VOEDING INLEIDING Bij de examenstof over voedingen is sinds 2007 behalve de stof in hoofdstuk 3.3. van het cursusboek ook kennis van de werking van schakelende voedingen opgenomen. De voordelen

Nadere informatie

Klasse B versterkers

Klasse B versterkers Klasse B versterkers Jan Genoe KHLim Universitaire Campus, Gebouw B 359 Diepenbeek Belgium http://www.khlim.be/~jgenoe In dit hoofdstuk bespreken we de Klasse B en de klasse G versterker. Deze versterker

Nadere informatie

ES1 Project 1: Microcontrollers

ES1 Project 1: Microcontrollers ES1 Project 1: Microcontrollers Les 5: Timers/counters & Interrupts Timers/counters Hardware timers/counters worden in microcontrollers gebruikt om onafhankelijk van de CPU te tellen. Hierdoor kunnen andere

Nadere informatie

Meting zonnepaneel. Voorbeeld berekening diodefactor: ( ) Als voorbeeld wordt deze formule uitgewerkt bij een spanning van 7 V en 0,76 A:

Meting zonnepaneel. Voorbeeld berekening diodefactor: ( ) Als voorbeeld wordt deze formule uitgewerkt bij een spanning van 7 V en 0,76 A: Meting zonnepaneel Om de beste overbrengingsverhouding te berekenen, moet de diodefactor van het zonnepaneel gekend zijn. Deze wordt bepaald door het zonnepaneel te schakelen aan een weerstand. Een multimeter

Nadere informatie

GEÏNTEGREERDE PROEF. VTI Sint-Laurentius. Pakketweegschaal. Industriële informatie & communicatietechnologie SCHOOLJAAR 2010-2011.

GEÏNTEGREERDE PROEF. VTI Sint-Laurentius. Pakketweegschaal. Industriële informatie & communicatietechnologie SCHOOLJAAR 2010-2011. VTI Sint-Laurentius De school voor Wetenschap, Techniek en Technologie Pr. Thuysbaertlaan 1 9160 Lokeren www.vti-lokeren.be info@vti-lokeren.be GEÏNTEGREERDE PROEF Pakketweegschaal Industriële informatie

Nadere informatie

GIP. De computer gestuurde trein

GIP. De computer gestuurde trein KTA Lindenlei 38 9000 Gent GIP De computer gestuurde trein Brecht Ramon 7 Industriële Computertechnieken Schooljaar 2004-2005 Brecht Ramon De computer gestuurde trein 1 Hoofdstuk 1 1. Projectomschrijving

Nadere informatie

PWM50/3. Dubbele motor sturing. DIGITAAL HANDLEIDING. Motion Control Systems

PWM50/3. Dubbele motor sturing. DIGITAAL HANDLEIDING. Motion Control Systems PWM50/3 Dubbele motor sturing. DIGITAAL HANDLEIDING Touwslagerij 19 4762AT Zevenbergen Nederland www.motion.nl info@motion.nl tel: 00 31 168 325077 fax: 00 31 168 328134 Inhoudsopgave: INHOUDSOPGAVE:...1

Nadere informatie

Practica bij het vak. Inleiding tot de Elektrotechniek: Practicum 2 Analoge versus digitale signalen en hun overdracht

Practica bij het vak. Inleiding tot de Elektrotechniek: Practicum 2 Analoge versus digitale signalen en hun overdracht Elektronica en Informatiesystemen Practica bij het vak Inleiding tot de Elektrotechniek: Practicum 2 Analoge versus digitale signalen en hun overdracht door Prof. dr. ir. J. Van Campenhout ir. Sean Rul

Nadere informatie

Klas : 5 Industriële ICT Herhalingsvragen reeks 1 PC-techniek

Klas : 5 Industriële ICT Herhalingsvragen reeks 1 PC-techniek Klas : 5 Industriële ICT Herhalingsvragen reeks 1 PC-techniek VTI St.- Laurentius Neem eerst de tekst in het boek door, doe dit enkele keren en probeer uiteraard te onthouden wat je leest. Los nadien de

Nadere informatie

(display1.jpg) Display met 8 leds, geheel links zit de MHz / khz schakelaar, rechts de 8 ledjes met erboven de MHz schaal en eronder de khz schaal.

(display1.jpg) Display met 8 leds, geheel links zit de MHz / khz schakelaar, rechts de 8 ledjes met erboven de MHz schaal en eronder de khz schaal. De SUSI frequentie teller. SUSI is de afkorting van SUper Simpel en dat klinkt vele QRPers als muziek in de oren. Deze teller is dan ook bedoeld voor eenvoudige QRP transceivers. Het aantal componenten

Nadere informatie

Digitaal is een magisch woord

Digitaal is een magisch woord Digitaal is een magisch woord Hieronder leest u over digitale logica. De theorie en de praktijk. Dit werk moet nog uitgebreid worden met meer informatie over TTL, CMOS en varianten. Daarnaast kunnen de

Nadere informatie

Netwerk Interfacing Data Logging.

Netwerk Interfacing Data Logging. Handleiding Netwerk Interfacing Data Logging. EduTechSoft.nl 2009-2010 H.O.Boorsma. Pagina - 2 - Netwerk Interfacing Data Logging Pagina - 3 - Inhoud Inleiding.... 4 Beschrijving van het programma....

Nadere informatie

ELEKTRICITEIT-Stappenmotoren

ELEKTRICITEIT-Stappenmotoren ELEKTRICITEIT-Stappenmotoren 1 Stappenmotoren...1 1.1 Inleiding....1 1.2 Wat is nu juist een stappenmotor?... 2 1.3 Waar vinden we stappenmotoren?... 3 1.4 Soorten stappenmotoren?... 3 1.5 Permanente magneet

Nadere informatie

Fig. 5.1: Blokschema van de 555

Fig. 5.1: Blokschema van de 555 5 Timer IC 555 In de vorige drie hoofdstukken hebben we respectievelijk de Schmitt-trigger, de monostabiele en de astabiele multivibrator bestudeerd. Voor ieder van deze schakelingen bestaan in de verschillende

Nadere informatie

Inleiding Digitale Techniek

Inleiding Digitale Techniek Inleiding Digitale Techniek Week 4 Binaire optellers, tellen, vermenigvuldigen, delen Jesse op den Brouw INLDIG/25-26 Optellen Optellen is één van meest gebruikte rekenkundige operatie in digitale systemen.

Nadere informatie

HOOFDSTUK 3: Netwerkanalyse

HOOFDSTUK 3: Netwerkanalyse HOOFDSTUK 3: Netwerkanalyse 1. Netwerkanalyse situering analyseren van het netwerk = achterhalen van werking, gegeven de opbouw 2 methoden manuele methode = reductie tot Thévenin- of Norton-circuit zeer

Nadere informatie

Digitale systemen. Hoofdstuk 6. 6.1 De digitale regelaar

Digitale systemen. Hoofdstuk 6. 6.1 De digitale regelaar Hoofdstuk 6 Digitale systemen Doelstellingen 1. Weten dat digitale systemen andere stabiliteitsvoorwaarden hebben In deze tijd van digitalisatie is het gebruik van computers in regelkringen alom.denk maar

Nadere informatie

Testen en metingen op windenergie.

Testen en metingen op windenergie. Testen en metingen op windenergie. Inleiding Als we rond groene energie begonnen te denken, dan kwam windenergie als een van de meest vanzelfsprekende vormen van groene energie naar boven. De wind heeft

Nadere informatie

Onderzoek werking T-verter.

Onderzoek werking T-verter. Onderzoek werking T-verter. De Beer Gino Page 1 02/10/2007 Inhoudstabel: 1. Doelstellingen. 2. Benodigd materiaal. 3. Bespreking van de frequentieregelaar. 4. Instellingen en gebruik van de frequentieregelaar.

Nadere informatie

Servo motoren Futaba S3003

Servo motoren Futaba S3003 Servo motoren Futaba S3003 Door: Ali Kaichouhi Servo motoren zijn motoren die met behulp van een besturingssignaal tot een bepaalde positie gedraaid kunnen worden. Meestal is de draaihoek van 0-180. De

Nadere informatie

Zelf een hoogspanningsgenerator (9 kv gelijkspanning) bouwen

Zelf een hoogspanningsgenerator (9 kv gelijkspanning) bouwen Zelf een hoogspanningsgenerator (9 kv gelijkspanning) bouwen Inhoud De schakeling Een blokspanning van 15 V opwekken De wisselspanning omhoog transformeren Analyse van de maximale stroom door de primaire

Nadere informatie

Getalformaten, timers en tellers

Getalformaten, timers en tellers Getalformaten, timers en tellers S_CU CU S PV R CV DEZ CV_BCD S_ODT S TV BI R BCD 1 pagina 1 Getalformaten (16 bits) PG CPU BCD W#16#296 Voorteken (+) 2 9 6 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 Positieve getallen

Nadere informatie

Praktisch bestaan er enkele eenvoudige methoden om een decimaal getal om te zetten naar een binair getal. We bespreken hier de twee technieken.

Praktisch bestaan er enkele eenvoudige methoden om een decimaal getal om te zetten naar een binair getal. We bespreken hier de twee technieken. Talstelsels 1 Algemeenheden Digitale systemen werken met nullen en enen omdat dit elektronisch gemakkelijke te verwezenlijken is. De transistor kent enkel twee toestanden (geleiden of sperren) Hierdoor

Nadere informatie

Inhoudsopgave. - 2 - De condensator

Inhoudsopgave.  - 2 - De condensator Inhoudsopgave Inhoudsopgave...2 Inleiding...3 Capaciteit...3 Complexe impedantie...4 De condensator in serie of parallel schakeling...4 Parallelschakeling...4 Serieschakeling...4 Aflezen van de capaciteit...5

Nadere informatie

Hardware-software Co-design

Hardware-software Co-design Jan Genoe KHLim Versie: maandag 10 juli 2000 Pagina 1 Wat is HW/SW Co-design Traditioneel design: De verdeling tussen de HW en de SW gebeurt bij het begin en beiden worden onafhankelijk ontwikkeld Verweven

Nadere informatie

STROOMSENSOR BT21i Gebruikershandleiding

STROOMSENSOR BT21i Gebruikershandleiding STROOMSENSOR BT21i Gebruikershandleiding CENTRUM VOOR MICROCOMPUTER APPLICATIES http://www.cma-science.nl Korte beschrijving De Stroomsensor BT21i is een veelzijdige sensor, die de stroomsterkte kan meten

Nadere informatie

Vermogen snelheid van de NXT

Vermogen snelheid van de NXT Vermogen snelheid van de NXT Inleiding In deze meting gaan we op zoek naar een duidelijk verband tussen de vermogens die je kunt instellen op de LEGO NXT en de snelheid van het standaardwagentje uit het

Nadere informatie

De bepaling van de positie van een. onderwatervoertuig (inleiding)

De bepaling van de positie van een. onderwatervoertuig (inleiding) De bepaling van de positie van een onderwatervoertuig (inleiding) juli 2006 Bepaling positie van een onderwatervoertuig. Inleiding: Het volgen van onderwatervoertuigen (submersibles, ROV s etc) was in

Nadere informatie

Update B van 13 /11/ 2009: in versie A van 3 /11 /2009 fout voeding LM324

Update B van 13 /11/ 2009: in versie A van 3 /11 /2009 fout voeding LM324 Een praktische, goedkope,met groot bereik,gemakkelijk te bouwen,relatief nauwkeurige anatenne-analyser die zowel SWR als R, X en Z-componenten kan weergeven. Na langdurig zoeken naar een haalbare oplossing

Nadere informatie

(energie) meten via Qbus

(energie) meten via Qbus (energie) meten via Qbus Voor het bijhouden van groene stroom-certificaten, het optimaliseren van verbruiken of gewoon om te weten wat waar wanneer in uw gebouw gebeurt. Op de SD-kaart van de Qbus controller

Nadere informatie

STROOMSENSOR 0222I GEBRUIKERSHANDLEIDING

STROOMSENSOR 0222I GEBRUIKERSHANDLEIDING STROOMSENSOR 0222I GEBRUIKERSHANDLEIDING CENTRUM VOOR MICROCOMPUTER APPLICATIES http://www.cma-science.nl Beschrijving Stroomsensor 0222i is ontworpen voor het meten van stromen tussen 500 en +500 ma in

Nadere informatie

AP80 Display Controller

AP80 Display Controller Datasheet AP80 AP80 Display Controller Toepasbaar als: Display voor positie en snelheid Nokkencontroller Signaalomvormer Toerentalbewaking Linearisatie functie 72 mm ca. 160 mm 144 mm Voor sensoren met:

Nadere informatie

Fig. 2. Fig. 1 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 U (V) 0,5. -20 0 20 40 60 80 100 temperatuur ( C)

Fig. 2. Fig. 1 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 U (V) 0,5. -20 0 20 40 60 80 100 temperatuur ( C) Deze opgaven en uitwerkingen vind je op https://www.itslearning.com en op www.agtijmensen.nl Wat je moet weten en kunnen gebruiken: Zie het boekje Systeembord.. Eigenschappen van de invoer-elementen (sensor,

Nadere informatie

Inleiding Vermogenversterkers en de Klasse A versterker

Inleiding Vermogenversterkers en de Klasse A versterker Inleiding Vermogenversterkers en de Klasse A versterker Jan Genoe KHLim Universitaire Campus, Gebouw B 3590 Diepenbeek Belgium http://www.khlim.be/~jgenoe In dit hoofdstuk situeren we eerste in het algemeen

Nadere informatie

AVR-DOPER MINI ASSEMBLAGE HANDLEIDING + LAYOUT. Geschreven door: Tom Vocke

AVR-DOPER MINI ASSEMBLAGE HANDLEIDING + LAYOUT. Geschreven door: Tom Vocke AVR-DOPER MINI ASSEMBLAGE HANDLEIDING + LAYOUT Geschreven door: Tom Vocke Datum: 28-09-2010 Inleiding: Dit document bevat alle hardware informatie betreffende de AVR-Doper mini. Het eerste deel zal zich

Nadere informatie

Dobbelsteen 6 Tabellendemo: alle opgedane ervaringen gebundeld

Dobbelsteen 6 Tabellendemo: alle opgedane ervaringen gebundeld Dobbelsteen 6 Tabellendemo: alle opgedane ervaringen gebundeld Johan Smilde Zo nu en dan moet je even een pas op de plaats maken: hoever zijn we inmiddels gekomen en wat hebben we ervan geleerd? Bij dit

Nadere informatie

Harmonischen: een virus op het net? FOCUS

Harmonischen: een virus op het net? FOCUS Amplitude Harmonischen: een virus op het net? FOCUS In het kader van rationale energieverbruik (REG) wordt steeds gezocht om verbruikers energie efficiënter te maken. Hierdoor gaan verbruikers steeds meer

Nadere informatie

Arbeid, vermogen en rendement

Arbeid, vermogen en rendement Arbeid, vermogen en rendement Formules Arbeid Arbeid is een maat van het werk dat geleverd wordt door een krachtbron om een voorwerp te verplaatsen. Als een kracht een verplaatsing tot gevolg heeft dan

Nadere informatie

Het µclab voor Arduino UNO, NANO en Arduino UNO pincompatible

Het µclab voor Arduino UNO, NANO en Arduino UNO pincompatible Het µclab voor Arduino UNO, NANO en Arduino UNO pincompatible processorbordjes. Shieldjes voor Arduino µc boards zijn nodig om praktische elektronische toepassingen met een Arduino te kunnen uitvoeren.

Nadere informatie

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT DER TECHNISCHE NATUURKUNDE

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT DER TECHNISCHE NATUURKUNDE TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT DER TECHNISCHE NATUURKUNDE Tentamen Computers bij fysische experimenten (3BB20) op dinsdag 25 oktober 2005 Het tentamen duurt 90 minuten en wordt gemaakt zonder

Nadere informatie

520JHKHXJHQV -DQ*HQRH.+/LP

520JHKHXJHQV -DQ*HQRH.+/LP 520JHKHXJHQV -DQ*HQRH.+/LP 1 6LWXHULQJ520JHKHXJHQV Geheugens Halfgeleider Geheugens Serieel toegankelijk geheugen Willekeurig toegankelijk geheugen Read Only Memory ROM Random Access Memory RAM Masker

Nadere informatie

Modelleren C Appels. Christian Vleugels Sander Verkerk Richard Both. 2 april 2010. 1 Inleiding 2. 3 Data 3. 4 Aanpak 3

Modelleren C Appels. Christian Vleugels Sander Verkerk Richard Both. 2 april 2010. 1 Inleiding 2. 3 Data 3. 4 Aanpak 3 Modelleren C Appels Christian Vleugels Sander Verkerk Richard Both 2 april 2010 Inhoudsopgave 1 Inleiding 2 2 Probleembeschrijving 2 3 Data 3 4 Aanpak 3 5 Data-analyse 4 5.1 Data-analyse: per product.............................

Nadere informatie

Rekenkunde, eenheden en formules voor HAREC. 10 april 2015 presentator : ON5PDV, Paul

Rekenkunde, eenheden en formules voor HAREC. 10 april 2015 presentator : ON5PDV, Paul Rekenkunde, eenheden en formules voor HAREC 10 april 2015 presentator : ON5PDV, Paul Vooraf : expectation management 1. Verwachtingen van deze presentatie (inhoud, diepgang) U = R= R. I = 8 Ω. 0,5 A =

Nadere informatie

LocoIO Handleiding HDM08

LocoIO Handleiding HDM08 LocoIO Handleiding HDM08 Disclaimer van Aansprakelijkheid: Het gebruik van alle items die kunnen worden gekocht en alle installatie-instructies die kunnen worden gevonden op deze site is op eigen risico.

Nadere informatie

Pajottenlandse Radio Amateurs. De multimeter

Pajottenlandse Radio Amateurs. De multimeter Pajottenlandse Radio Amateurs De multimeter ON3BL 05/03/2013 Wat is een multimeter of universeelmeter? Elektronisch meetinstrument waar we de grootheden van de wet van ohm kunnen mee meten Spanning (Volt)

Nadere informatie

Beckhoff. Motion Control PTP 03.05.2013 1

Beckhoff. Motion Control PTP 03.05.2013 1 Beckhoff Motion Control PTP 03.05.2013 1 Motion Control PTP Agenda: Wat is Motion Control. TwinCAT Motion Controller. Stappenmotor in Open Loop Control Stappenmotor in Closed Loop Control ServoDrive AX5000

Nadere informatie

Het testen van led s en drivers

Het testen van led s en drivers Het testen van led s en drivers Parameters en testmethoden Door het steeds toenemende gebruik van led s is er een behoefte ontstaan aan nieuwe metingen, op basis van de eigenschappen van de led en alle

Nadere informatie

Vak: Labo elektro Pagina 1 / /

Vak: Labo elektro Pagina 1 / / Vak: Labo elektro Pagina 1 / / 1. Opgave. Project 7 De thyristor toegepast. a) Maak de gegeven schakeling en onderzoek het principe van de fasesturing met Tic 106. b) Maak de gegeven schakeling die gebruik

Nadere informatie

Vermogen Elektronica : Stappenmotor

Vermogen Elektronica : Stappenmotor Naam : Sven Martens / Rob Nijs Nr : 07 /09 Datum : 8/12/04 Vermogen Elektronica : Stappenmotor 1 1 De stappenmotor De stator bevat een aantal spoelen en om de rotor te laten draaien moeten deze spoelen

Nadere informatie

VTI Sint-Laurentius De school voor Wetenschap, Techniek en Technologie Pr. Thuysbaertlaan 1 9160 Lokeren www.vti-lokeren.be info@vti-lokeren.

VTI Sint-Laurentius De school voor Wetenschap, Techniek en Technologie Pr. Thuysbaertlaan 1 9160 Lokeren www.vti-lokeren.be info@vti-lokeren. VTI Sint-Laurentius De school voor Wetenschap, Techniek en Technologie Pr. Thuysbaertlaan 1 9160 Lokeren www.vti-lokeren.be info@vti-lokeren.be GEÏNTEGREERDE PROEF Automatische schuifdeur Industriële informatie

Nadere informatie

Basisschakelingen en poorten in de CMOS technologie

Basisschakelingen en poorten in de CMOS technologie asisschakelingen en poorten in de CMOS technologie Jan Genoe KHLim Universitaire Campus, Gebouw -359 Diepenbeek www.khlim.be/~jgenoe In dit hoofdstuk bespreken we de basisschakelingen en poorten in de

Nadere informatie

P ow er Quality metingen: Harmonischen

P ow er Quality metingen: Harmonischen P ow er Quality metingen: n Focus Power Quality is een begrip dat de laatste decennia enorm aan belangstelling heeft gewonnen. Power Quality behelst het garanderen van een sinusvormige spannings en stroomgolfvorm,

Nadere informatie

Accelerometer project 2010 Microcontroller printje op basis van de NXP-LPC2368

Accelerometer project 2010 Microcontroller printje op basis van de NXP-LPC2368 Accelerometer project 2010 Microcontroller printje op basis van de NXP-LPC2368 Handleiding bij het gebruik van een microcontroller in het Accelerometerproject (Project II) Er zijn speciaal voor het Accelerometerproject

Nadere informatie

De hoognauwkeurige oplossing voor uw complexe toepassingen

De hoognauwkeurige oplossing voor uw complexe toepassingen Drives and Controls De hoognauwkeurige oplossing voor uw complexe toepassingen Danfoss introduceert als optie bij de VLT 5000 frequentie-omvormers een in te bouwen synchroniseer- en positioneerkaart. Tot

Nadere informatie

Alternator 1. De functie van de wisselstroomgenerator of de alternator 2. De werking/ basisprincipe van de wisselstroomgenerator

Alternator 1. De functie van de wisselstroomgenerator of de alternator 2. De werking/ basisprincipe van de wisselstroomgenerator Alternator In dit hoofdstuk zal ik het vooral hebben over de functie is van de alternator in de wagen. En hoe het basisprincipe is van deze generator. 1. De functie van de wisselstroomgenerator of de alternator

Nadere informatie

B3C 70cm converter besturing. v1.0 2010 PE5PVB www.het bar.net pe5pvb@het bar.net

B3C 70cm converter besturing. v1.0 2010 PE5PVB www.het bar.net pe5pvb@het bar.net B3C 70cm converter besturing v1.0 2010 PE5PVB www.het bar.net pe5pvb@het bar.net Deze schakeling en de bijbehorende software mag niet worden gedupliceerd voor commerciële verkoop zonder uitdrukkelijke

Nadere informatie

Dans robot project met de Intel Edison als Arduino emulator.

Dans robot project met de Intel Edison als Arduino emulator. Dans robot project met de Intel Edison als Arduino emulator. Algemeen Het doel van dit project was mijn kleinkinderen voor het spelen met robots te interesseren. De opzet moest in de eerste fase zo eenvoudig

Nadere informatie

Vuistregels voor energie-efficiënte robotprogrammatie

Vuistregels voor energie-efficiënte robotprogrammatie Vuistregels voor energie-efficiënte robotprogrammatie Inleiding Energie-efficiëntie is zelden de primaire zorg bij het programmeren van een robot. Hoewel er in onderzoek reeds methodes werden ontwikkeld

Nadere informatie

De Flex Counter kan voor verschillende doeleinden in de landbouw gebruikt worden en kan het volgende op meten

De Flex Counter kan voor verschillende doeleinden in de landbouw gebruikt worden en kan het volgende op meten FLEX COUNTE 1.Functie overzicht De Flex Counter kan voor verschillende doeleinden in de landbouw gebruikt worden en kan het volgende op meten F.1 snelheidsmeter F.2 hectaren teller F.3 aantal teller F.4

Nadere informatie

Een intelligent DMX netwerk

Een intelligent DMX netwerk WORKSHOP STEPP Een intelligent DMX netwerk WORKSHOP STEPP Wat is DMX? Een intelligent DMX netwerk Demo opstelling Probleem oplossing Wat is DMX? Hoe is het DMX signaal ontstaan DMX in de praktijk Hoe

Nadere informatie

Deel 1 De Operationele versterker

Deel 1 De Operationele versterker Deel 1 1)Symbool Henry Torfs 6TIICT 1/11 2)Inwendige + werking 2.1)Inwendige structuur van de Op-Amp Verschilversterker Versterker Eindtrap Henry Torfs 6TIICT 2/11 3)Werking De operationele versterker

Nadere informatie

spanning. * Deel het verschil daarvan en deel dat getal door de gewenste stroom om de weerstandswaarde te krijgen.

spanning. * Deel het verschil daarvan en deel dat getal door de gewenste stroom om de weerstandswaarde te krijgen. Weerstand stroombeperking voor LED s Om de stroom door een LED te beperken wordt een weerstand toegepast. Maar hoe hoog moet de waarde van zo n weerstand eigenlijk zijn? In de dagelijkse praktijk wordt

Nadere informatie

Repetitie magnetisme voor 3HAVO (opgavenblad met waar/niet waar vragen)

Repetitie magnetisme voor 3HAVO (opgavenblad met waar/niet waar vragen) Repetitie magnetisme voor 3HAVO (opgavenblad met waar/niet waar vragen) Ga na of de onderstaande beweringen waar of niet waar zijn (invullen op antwoordblad). 1) De krachtwerking van een magneet is bij

Nadere informatie

Case Simulink EE4- Building a SSV - Team PM1 21 maart 2014

Case Simulink EE4- Building a SSV - Team PM1 21 maart 2014 Case Simulink EE4- Building a SSV - Team PM1 21 maart 2014 Inhoudsopgave Inhoudsopgave... 1 Figurenlijst... 1 Inleiding... 2 Gedrag van het zonnepaneel gekoppeld aan een weerstand... 2 Gedrag van de DC-motor

Nadere informatie

Wat is Arduino? Arduino = microprocessor (Atmel)

Wat is Arduino? Arduino = microprocessor (Atmel) Intro tot Arduino Wat is Arduino? Volgens de website: Arduino is an open-source electronics prototyping platform based on flexible, easy-to-use hardware and software. It's intended for artists, designers,

Nadere informatie

ANALYSER-DDS een 500Khz tot 65,536Mhz antenne-analyser Intro

ANALYSER-DDS een 500Khz tot 65,536Mhz antenne-analyser Intro ANALYSER-DDS een 500Khz tot 65,536Mhz antenne-analyser Intro Analyser-DDS is gebaseerd op hetzelfde meetprincipe als in AN EXPERIMENTAL HF AERIAL ANALYSER from Jim Tregellas VK5JST. Dit meetprincipe berust

Nadere informatie

Sequentiële schakelingen

Sequentiële schakelingen Gebaseerd op geheugen elementen Worden opgedeeld in synchrone systemen» scheiding tussen wat er wordt opgeslagen (data) wanneer het wordt opgeslagen (klok) asynchrone systemen» Puls om geheugen op te zetten

Nadere informatie

b Geluid waarnemen, meten en omzetten in elektrische spanning.

b Geluid waarnemen, meten en omzetten in elektrische spanning. Uitwerkingen opgaven hoofdstuk 1 1.1 Automaten Opgave 1 Opgave 2 Opgave 3 In een robot is de elektrische bedrading te vergelijken met de zenuwen. Het zenuwstelsel kun je dan vergelijken met de printplaten.

Nadere informatie

Regeltechniek. Meten. Uitgave : Jan Heynen PID-regeling 1

Regeltechniek. Meten. Uitgave : Jan Heynen PID-regeling 1 Regeltechniek Meten Regelen Vergelijken Uitgave : Jan Heynen PID-regeling 1 Inleiding Regelingen zijn een bestanddeel van ons leven. Voorbeeld autonome lichaamsregelingen : Hartslag Lichaamstemperatuur

Nadere informatie

Versterking Principe van de versterking

Versterking Principe van de versterking 6. 6.1.a Versterking Principe van de versterking Signalen worden versterkt door lampen of halfgeleiders. Halfgeleiders worden gemaakt van halfgeleidende materialen ( bv. silicium of germanium ) waar onzuiverheden

Nadere informatie

Hoofdstuk 4 : BESLISSINGSDIAGRAM

Hoofdstuk 4 : BESLISSINGSDIAGRAM Hoofdstuk 4 : BESLISSINGSDIAGRAM 4.1. Inleiding. Om te komen tot het resultaat dat we in het kader van dit eindwerk hebben bereikt, moesten we een studie maken van de bestaande methodes en op basis hiervan

Nadere informatie

Onderzoeken welke onderdelen noodzakelijk zijn om een PV-installatie autonoom te laten werken.

Onderzoeken welke onderdelen noodzakelijk zijn om een PV-installatie autonoom te laten werken. Experiment 5 5 Onderdelen van een autonome PV-installatie Onderzoeken welke onderdelen noodzakelijk zijn om een PV-installatie autonoom te laten werken. grondplaat 1 zonnemodule 1 halogeenlamp 1 motor

Nadere informatie

Scan-pad technieken. Zet elk register om in een scan-pad register (twee opeenvolgende D-latches: master-slave):

Scan-pad technieken. Zet elk register om in een scan-pad register (twee opeenvolgende D-latches: master-slave): Zet elk register om in een scan-pad register (twee opeenvolgende D-latches: master-slave): D is de normale data ingang C is de normale fase 1 klok I is de data ingang van het shift-regiester A is de klok

Nadere informatie

Eindexamen natuurkunde 1-2 havo 2001-II

Eindexamen natuurkunde 1-2 havo 2001-II Eindexamen natuurkunde - havo 00-II 4 Antwoordmodel Opgave Fietsdynamo uitkomst: f = 49 Hz (met een marge van Hz) Twee perioden duren 47 6 = 4 ms; voor één periode geldt: T = Dus f = = = 49 Hz. - T 0,5

Nadere informatie

Universiteit Twente EWI. Practicum ElBas. Klasse AB Versterker

Universiteit Twente EWI. Practicum ElBas. Klasse AB Versterker Universiteit Twente EWI Practicum ElBas Klasse AB Versterker Jeroen Venema (s1173375 Danie l Sonck (s1176366 j.venema-1@student.utwente.nl) d.e.sonck@student.utwente.nl) 23 april 2012 Samenvatting Voor

Nadere informatie

1 Inleiding proportionaal-hydrauliek

1 Inleiding proportionaal-hydrauliek 1 Inleiding proportionaal-hydrauliek 1.1 Wat is proportionaal-hydrauliek? In de proportionaal-hydrauliek worden de hydraulische componenten zoals pompen, stuurschuiven, overdrukkleppen, reduceerkleppen,

Nadere informatie

Hoofdstuk 4 Het schakelen van weerstanden.

Hoofdstuk 4 Het schakelen van weerstanden. Hoofdstuk 4 Het schakelen van weerstanden.. Doel. Het is de bedoeling een grote schakeling met weerstanden te vervangen door één equivalente weerstand. Een equivalente schakeling betekent dat een buitenstaander

Nadere informatie

Zelf een simpele ionisatiekamer bouwen

Zelf een simpele ionisatiekamer bouwen Zelf een simpele ionisatiekamer bouwen Simpele ionisatiekamer Een ionisatiekamer is een detector voor ioniserende straling, zoals alfa-, bèta- en gammastraling. Ten gevolge van ionisaties wordt de lucht

Nadere informatie

Case Simulink. Team PM 12: Joris Brankaer Arne Vanderlinden Jens Noë Carl Uydens Tom Vranckx Ben Eisenberg. 2e bac groep 11

Case Simulink. Team PM 12: Joris Brankaer Arne Vanderlinden Jens Noë Carl Uydens Tom Vranckx Ben Eisenberg. 2e bac groep 11 Case Simulink Team PM 12: Joris Brankaer Arne Vanderlinden Jens Noë Carl Uydens Tom Vranckx Ben Eisenberg 2e bac groep 11 22 maart 2013 Inleiding In deze Simulink case wordt het gedrag van onze SSV gesimuleerd

Nadere informatie

Microcontrollers Week 1 Introductie microcontroller Jesse op den Brouw INLMIC/2014-2015

Microcontrollers Week 1 Introductie microcontroller Jesse op den Brouw INLMIC/2014-2015 Microcontrollers Week 1 Introductie microcontroller Jesse op den Brouw INLMIC/2014-2015 Computersysteem Een systeem dat rekenkundige operaties, data manipulaties en beslissingen kan uitvoeren, aan de hand

Nadere informatie

10 kω stappenverzwakker als audio volumeregelaar

10 kω stappenverzwakker als audio volumeregelaar 10 kω stappenverzwakker als audio volumeregelaar Inleiding Volumeregelaars voor stereoweergave worden meestal van twee gelijklopende potentiometers gemaakt. Die gelijkloop laat nogal eens te wensen over,

Nadere informatie

LES 3 Analoog naar digitaal conversie

LES 3 Analoog naar digitaal conversie LES 3 Analoog naar digitaal conversie Misschien is het goed om eerst te definiëren wat analoog en digitaal is en wat de de voor en nadelen hiervan zijn. Analoog naar digitaal conversie wordt voor veel

Nadere informatie

Lichtsnelheid. 1 Inleiding. VWO Bovenbouwpracticum Natuurkunde Practicumhandleiding

Lichtsnelheid. 1 Inleiding. VWO Bovenbouwpracticum Natuurkunde Practicumhandleiding VWO Bovenbouwpracticum Natuurkunde Practicumhandleiding Lichtsnelheid 1 Inleiding De voortplantingsnelheid c van elektromagnetische golven (of: de lichtsnelheid) in vacuüm is internationaal vastgesteld

Nadere informatie

Hoofdstuk 4: De gelijkrichting

Hoofdstuk 4: De gelijkrichting Hoofdstuk 4: De gelijkrichting 4.1. Inleiding: De gelijkrichting is een toepassing op het gebruik van de diode. Elektronische en elektrische apparatuur maken gebruik van de netspanning. Niettegenstaande

Nadere informatie

Uitgebreid eindwerkvoorstel Lokaliseren van personen en objecten met behulp van camera s

Uitgebreid eindwerkvoorstel Lokaliseren van personen en objecten met behulp van camera s Uitgebreid eindwerkvoorstel Lokaliseren van personen en objecten met behulp van camera s Sofie De Cooman 21 December 2006 Stagebedrijf: Interne begeleider: Externe begeleider: BarcoView Koen Van De Wiele

Nadere informatie

MC 885 HL CMP Hoog/Laag Brander Thermostaat

MC 885 HL CMP Hoog/Laag Brander Thermostaat MC 885 HL CMP Hoog/Laag Brander Thermostaat VDH doc: 9675 Versie: v. Datum: 7729 Software: 9668 MC885HLCMP File: Do9675.wpd Regelbereik: 5/+7 C per, C * Werking De MC 885 HL CMP is een brander thermostaat

Nadere informatie

Het koppelen van een FC51, via Modbus RTU, aan een AC500-eco.

Het koppelen van een FC51, via Modbus RTU, aan een AC500-eco. Het koppelen van een FC51, via Modbus RTU, aan een AC500-eco. Snelle start handleiding. Solar Technical Support Inhoudsopgave: Benodigdheden.... 2 De Modbus RTU kabel.... 3 De gewijzigde parameters in

Nadere informatie

Locobuffer Handleiding

Locobuffer Handleiding Locobuffer Handleiding HDM09 Disclaimer van Aansprakelijkheid: Het gebruik van alle items die kunnen worden gekocht en alle installatie-instructies die kunnen worden gevonden op deze site is op eigen risico.

Nadere informatie

Serieel Protocol voor Robotica v1.3. David Vollmar 13 augustus 2013

Serieel Protocol voor Robotica v1.3. David Vollmar <d.vollmar@fontys.nl> 13 augustus 2013 Serieel Protocol voor Robotica v1.3 David Vollmar 13 augustus 2013 1 Inhoudsopgave 1 Inleiding 3 2 Controle van het platform 3 2.1 Standaard voorgeschreven...................... 3

Nadere informatie

In deze mannual zal ik het voorbeeld van de Led cube gebruiken maar de principes zijn op alles toepasbaar.

In deze mannual zal ik het voorbeeld van de Led cube gebruiken maar de principes zijn op alles toepasbaar. Parallelle poort interface met Visual basic Waarom dit naslagwerk: Ik was zelf een beginner op dit vlak en heb dagen lopen zoeken naar correcte en up to date info inzake de aansturing van pc naar elektronica

Nadere informatie

Meettechniek en regelaars

Meettechniek en regelaars Hoofdstuk 9 Meettechniek en regelaars Doelstellingen 1. Begrippen uit meettechniek kunnen toelichten 2. Weten dat signalen moeten behandeld worden 3. Verschillende soorten regelaars kunnen uitleggen 9.1

Nadere informatie

Case Simulink. Team name: SolarMatic. Group:AM13

Case Simulink. Team name: SolarMatic. Group:AM13 Team name: SolarMatic Group:AM13 Team members: Thomas Deliens Michaël Op de Beeck Renaud Peeters Tom Salens Jens Sneyers Karel Winderickx Case Simulink Weerstandswaarde waarbij het paneel een maximum vermogen

Nadere informatie

Inleiding Digitale Techniek

Inleiding Digitale Techniek Inleiding Digitale Techniek Week 2 Binaire getallen, BCD, Gray, ASCII, 7-segment Jesse op den Brouw INLDIG/205-206 Decimaal talstelsel Ons talstelsel is een zogenaamd positioneel talstelsel. Een getal

Nadere informatie

DHCP-2. Keuzes. inbouw 22RH541. voor. in de. HM 1/19 9 maart 2014 V1.0

DHCP-2. Keuzes. inbouw 22RH541. voor. in de. HM 1/19 9 maart 2014 V1.0 DHCP-2 Keuzes voor inbouw in de 22RH541 HM 1/19 9 maart 2014 V1.0 Inhoud 1.Introductie...3 2.Wat blijft, wat blijft niet, wat wordt nieuw...3 3.Voeding...4 4.Kast en demping...4 5.DHCP-2 ingangscircuit

Nadere informatie

Gebruikershandleiding 2015 1

Gebruikershandleiding 2015 1 Gebruikershandleiding 2015 1 1. Bouw S-tablet 1.1 De 3 delen van de informatieverwerking: Invoer: 2 vaste invoerorganen: drukknop en schuifschakelaar 2 aansluitmogelijkheden: extra invoerorganen Impulsgenerator:

Nadere informatie