Marinescu Nicoleta Florentina Licenta 2018 [308143]

Cuprins

Introducere

Capitolul 1 – Analiza in domeniul parcarilor inteligente

1.1 Structuri ale sistemelor inteligente de parcare

1.2 Sistem automat de acces

1.3 Tehnologii de detectare si afisare a spatiilor libere

1.4 Tehnologia RFID

Capitolul 2 – Actionarea servomotoarelor de curent continuu

2.1 [anonimizat]

2.2 Comanda unui motor de curent continuu cu microcontroller

2.3 Tipuri de servomotoare

Capitolul 3 – [anonimizat]

3.1 Microcontroller

3.2 Senzori

3.3 Tehnologii de realizare a cablajului

3.4 Dispozitiv de afisare LCD

Capitolul 4 – Realizarea practica

4.1 Descrierea si functionarea machetei

4.2 Realizarea placii de dezvoltare utilizata pentru comanda

4.3 Prezentarea componentelor utilizate

4.2 [anonimizat], universitățile,[anonimizat], este dificilă pentru șoferi. Dificultatea crește din momentul în care nu se știe unde pot fi locurile disponibile în acel moment necesar. [anonimizat] o soluție pentru orașele aglomerate. [anonimizat] a unei parcări dintr-o zonă urbană.

[anonimizat]:

Placa de dezvoltare cu microcontroler care asigură comanda întregului proces;

Senzori de proximitate montati pe fiecare loc de parcare și cu ajutorul cărora sunt detectate vehiculele;

Ecran LCD (Liquid Cristal Display) pe care se va afișa numărul locurilor libere;

Servomotor necesar realizării unei bariere de trecere.

Prin folosirea acestui sistem se asigură evitarea aglomerării dintr-o parcare prin blocarea barierei în momentul în care ultimul loc a fost ocupat. [anonimizat]-o parcare cu toate locurile deja ocupate.

Mi-[anonimizat] a gasi o solutie la această problemă.

[anonimizat], după cum urmează:

Utilizarea unor senzori de proximitate cu infrarosu pentru detectia locurilor libere;

Afișarea informațiilor legate de disponibilitatea spațiilor de parcare pe un ecran LCD;

[anonimizat];

Lucrarea a fost structurată după cum urmează:

Capitolul 1. Stadiul actual și de perspectivă în domeniul parcărilor inteligente: În acest capitol sunt prezentate atât elemente care constituie parcările inteligente din ziua de azi cum ar fi modalitati de detectare a [anonimizat], precum si tipuri de parcari dezvoltate în mod special pentru cele mai aglomerate zone precum parcările robotizate.

Capitolul 2. Acționarea electrică a servomotoarelor de curent continuu:Este capitolul în care am descris funcționarea atât a motoarelor de curent continuu cat si a servomotoarelor utilizate în construcția și comanda barierelor.

Capitolul 3.Elemente componente necesare: Acest capitol prezintă noțiuni teoretice si generale legate de instrumentele hardware, software si tehnologii de realizare utilizate în acest proiect .

Capitolul 4. Realizarea practică: Este capitolul în care am prezentat atât etapele de realizare a proiectului, funcționarea acestuia si explicația programului de comandă pentru microcontroller.

CAPITOLUL I

ANALIZA IN DOMENIUL PARCARILOR INTELIGENTE

De-a lungul anilor, sistemul de parcare și tehnologiile acestuia au crescut și s-au diversificat. Sistemul de parcare a mașinilor a existat aproape de când au fost inventate mașinile. În orice zonă in care se întâlnește o cantitate semnificativă de trafic, există un sistem de parcare pentru autoturisme.

Există două tipuri de sisteme de parcare: tradiționale și automate. Pe termen lung, sistemul de parcare automat este probabil mai rentabil în comparație cu parcarea tradițională. Sistemul automatizat de parcare cu mai multe etaje este mai puțin costisitor pentru fiecare spațiu de parcare, deoarece acestea tind să necesite un volum mai mic al clădirii și o suprafață mai redusă decât o parcare convențională cu aceeași capacitate.

Structuri ale sistemelor de parcare inteligenta

Pentru dezvoltarea arhitecturii sistemului de parcare sunt necesare cateva componente: senzori ultrasonici, indicatoare LED, panouri de afisare pentru interior, panouri de afisare pentru exterior, unitate de control pentru o zona (Zone Control Unit), unitate centrala de control (Central Control Unit), switch de retea, cablu telefonic si software pentru management.

Fig.1.1 Structura unui sistem de parcare

Sistemul de parcare prezinta diverse caracteristici pentru diverse situatii. Cateva dintre caracteristicile mentionate mai jos sunt cuprinse intr-un plan de dezvoltare pentru viitor.

Principalele caracteristici ale sistemului de parcare inteligent sunt:

– detectarea disponibilitatii fiecarui spatiu dintr-o parcare pe mai multe nivele

– afisarea numarului locurilor disponibile la intrarea locului de parcare, la intrarea fiecarui nivel si la sfarsitul fiecarui sector

– afisarea unor indicatii catre locurile disponibile cu ajutorul carora soferii sa ajunga fara probleme la locurile respective

– monitorizarea si managementul software ce coordoneaza si efectueaza operatii pentru diverse caracteristici

– afisarea starii locurilor de parcare (rezervat, ocupat, disponibil sau loc cu handicap) prin leduri colorate sugestiv

De-a lungul anilor s-au dezvoltat structuri de parcari inteligente robotizate si chiar rotative care dispun de anumite functii mecanice si robotice.

Sistem robotic de parcare

Acest tip de parcare este capabil să manipuleze peste sute de vehicule. Cu ajutorul acestei tehnologii se elimină problema găsirii unui loc de parcare, mai ales în zonele foarte aglomerate .

Mașina este condusă de catre șofer la o stație de intrare și lăsată să fie preluată de către ascensoarele computerizate care o vor pune în siguranță în interiorul clădirii pe un sistem de rafturi.

Fig. 1.2 Sistem robotic de parcare

Sistemul are în componența sa o serie de senzori ce au rolul de a măsura dimensiunile autoturismului pentru o bună încadrare. Rezultatul acestor măsurători este trimis către un afișaj electronic pentru a menține șoferul informat în ceea ce privește starea autoturismului. Procesul propriu-zis de parcare se realizează cu ajutorul unui sistem robotizat de paleți, benzi rulante și ascensoare, controlat cu ajutorul unui calculator ce permite transportarea vehiculelor de la un nivel la altul.

Exemplu de software pentru sistemul robotic de parcare

Cel mai utilizat sistem de operare al acestui tip de parcare robotizată se numește RASP (Robotic Automated Parking Software) și a fost dezvoltat de catre RP ( Robotic Parking). Acesta este un sistem inteligent de control al procesului ce optimizează funcționarea garajului .

Din camera principală de control se poate accesa sistemul prin intermediul unui ecran HMI care este conectat printr-o conexiune Ethernet la serverul principal care execută software-ul Proficy HMI / SCADA CIMPLICITY al firmei GE Fanuc. Acest server monitorizează și controlează întregul sistem utilizând PLC-urile GE Fanuc 90-30 pentru a interfața cu servomotorul GE Fanuc, sisteme care manevrează paletele de parcare, care transportă fiecare mașină spre și din poziția de parcare automată alocată.

Fig.1.3 Software-ul Proficy HMI / SCADA CIMPLICITY al firmei GE Fanuc

Sistem inteligent de parcare rotativ

Această unitate automată și mecanică de parcare este proiectată pentru a permite până la maximum 16 autoturisme sedan sau 12 SUV-uri să fie parcate cu ușurință și în siguranță.

Funcționarea sistemului:

Autoturismul este lăsat de către șofer în sistem la nivelul solului.

Odată ce șoferul a părăsit zona de parcare, autovehiculul este automat parcat de catre sistem prin ridicarea acestuia de la poziția centrală de jos.

Mașina parcată este ușor de preluat prin apăsarea butonului cu numărul de poziție respectiv la care este parcat autoturismul. Acest lucru face ca mașina să se rotească până la nivelul solului, gata să intre în zona de siguranță a șoferului pentru a-i fii înapoiată din sistem.

Fig. 1.4 Sistem inteligent de parcare rotativ si componentele acestuia

1.2 Sistem automat de acces

Principala modalitate de acces într-o parcare este bariera.Aceste sisteme au în componență anumite dispozitive care permit închiderea si deschiderea foarte rapidă a unei zone aglomerate, făcând posibilă și îdentificarea autovehiculelor cu ajutorul unor camere video.

Bariera este concepută pentu scopuri industriale si rezidentiale. Brațul acesteia poate fii normal sau cilidric cu o lungime cuprinsa între 3 si 8 metrii. Bariera este constituită dintr-un element de acționare industrial si un motor special de 24 V, care are capacitatea de a funcționa timp de 24 de ore.

Exemplu de sistem de accest tip barieră

Fig.1.5 Componentele sistemului S-BAR

1 – Barieră

2 – Transmițător

3 – Fotocelule cu coloană

4 – Fotocelule

5 – Selector cu cheie sau digital

6 – Selector cu cheie sau digital pe coloană

7 – Panou solar SYP

8 – Cutie baterie PSY24

9 – Ecran multifuncțional 0-View

Bariera auto este dirijată de un sistem cu microprocesor, cu oprire si pornire lentă. Setarea barierei auto poate fi rapidă, de la 3 pana la 6 secunde. La aceasta se poate atașa un sistem de intrare cu cartelă magnetică sau calculator care ține evidența intrărilor si ieșirilor.

Bariera este dotată cu sistem de control care funcționează cu cheie în cazul penelor de curent, dar se poate alimenta și de la o sursă permanentă de curent.

O altă modalitate de a accesa bariera este cu ajutorul sistemului de recunoaștere al numărului de înmatriculare al autoturismului.

Sistemul de recunoaștere a numerelor de înmatriculare auto, permite o exploatare completă și eficientă a parcării, asigurând un grad maxim de securitate. Principala componentă a acestui sistem este o cameră video cu IR (infraroșu) care captează imaginea numărului de înmatriculare și o transmite către baza de date a programului de gestiune al parcării. Odată comparată, se va permite accesul automat prin ridicarea barierei sau se va transmite un semnal de posibilă fraudă către cabina administratorului.

Fig.1.6 Schema bloc a procesului de recunoaștere a imaginii

Pentru funcționare acest sistem parcurge 3 etape:

Detectarea si capturarea imaginii unui vehicul

Detectarea si extragerea numărului de înmatriculare într-o imagine

Tehnica de segmentare a imaginii care folosește recunoașterea individuală și recunoașterea optică a caracterelor pentru a obține o recunoaștere a unui caracter individual, fiind ajutată de o bază de date ce conține fiecare caracter alfanumeric

Fig. 1.7 Etapele procesului de acces parcare

Principalele avantaje în utilizarea sistemului de recunoaștere:

Autorizație automata dupa recunoașterea numărului de către sistem

Statistici despre ieșirile si intrările mașinilor în funcție de plăcuțele de înmatriculare

Rapoarte periodice cu fotografia plăcuței de înmatriculare

Protecție suplimentară împotriva furturilor din zona de parcare ( urmărirea plăcuței de înmatriculare – compararea numărului cardului sau tichetului emis la intrarea în parcare cu numărul emis la ieșire)

1.3 Tehnologii de detectare si afișare a disponibilitații spațiilor de parcare

Principalele modalități de detectare utilizate de parcări sunt:

senzorii ultrasonici;

bucla inductivă

Senzori ultrasonici

Acești senzori au la baza măsurarea duratei de propagare a unui semnal ultrasonor care are loc între emițător și obiect, distanța maximă de lucru depinde de natura traductorului, care poate fii piezoceramic, electrostatic etc. si de frecvență.

Fig.1.8 Exemplu de senzor ultrasonic utilizat pentru detecția locurilor din parcare

Pe durata de 1 ms, blocul de comandă emite un tren de impulsuri de frecvență 50 kHz. Acestea sunt transformate în ultrasunete de blocul emisie – recepție. La recepționarea ecoului, ultrasunetele sunt transformate de blocul emisie – recepție în semnale electrice prelucrate de blocul de prelucrare a informației. Se înregistrează timpul scurs până la recepționarea ecoului.

Fig.1.9 Schema bloc funcțională a senzorului ultrasonic

Distanța se poate calcula cu formula:

(1.1)

c – viteza sunetului în aer

T – timpul scurs între emiterea semnalului sonor si recepționarea ecoului

L – distanța

Senzorii ultrasonici sunt instalați pe fiecare spațiu de parcare pentru a detecta prezența unui autoturism. Informația este preluată de către un colector de date și procesată de către UCP (Unitate centrală de prelucrare), iar apoi este transmisă către panourile cu LED. Rolul acestor panouri este de a informa șoferii cu privire la disponibilitatea locurilor înca de la intrarea in parcare.

Fig.1.10 Exemplu panou ghidaj cu leduri.

Ledurile pot fi atasate unui astfel de tip de senzor sau pot fi montate separat. Sistemul inteligent de parcare foloseste un indicator LED separat pentru a fi mai flexibil si oferi posibilitatea fixarii ambelor piese in cea mai buna pozitie. Ledul si senzorul se conecteaza unul la celalalt printr-un cablu telefonic. Cand indicatorul afiseaza culoarea verde inseamna ca un spatiu de parcare este disponibil. Cand acesta afiseaza rosu inseamna ca spatiile sunt ocupate. In cazul parcarii pentru persoanele cu handicap un led albastru indica disponibilitatea, iar rosu indisponibilitatea. Spatiile rezervate sunt identificate printr-un led galben. In figura.. se prezinta doua exemple de leduri, anume rosu si verde.

Fig.1.11 Exemple leduri care arata disponibilitatea locurilor de parcare

Detecția cu ajutorul buclei inductive

Buclele magnetice inductive reprezintă sunt montate in pavaj. Functionarea lor se bazeaza pe generarea unui camp electromagnetic, care atunci cand este perturbat la trecerea autoturismelor acestea sunt detectate.

Elemente care fac parte din sistemul de detectie de tip bucla inductiva

una sau mai multe spire dintr-un conductor izolat amplasat într-un locaș din drum

un cablu de alimentare care face legătura cu o cutie de joncțiune situată pe marginea drumului

un dulap de echipamente și unitatea electronică din interior care este conectată la sursa de alimentare.

Fig.1.12 Componentele unui sistem de detecție cu buclă inductivă

Buclelor inductive sunt utilizate pentru detecția autovehiculelor, a prezenței acestora, numărării sau pentru calcularea gabaritului. Daca se monteaza perechi de bucle la o anumita distanta cunoscuta se poate determina viteza unui vehicul. O alta modalitate de determinare a vitezei unui autoturism este utilizarea unei singure bucle inductive care sa tina cont de anumite conditii, precum: utilizarea unui algoritm de masurare care tin cont de lungimea buclei, lungimea medie a vehiculului si numarul de vehicule numarate.

Fig.1.13 Dispunerea buclelor inductive în carosabil

Principiul de functionare: Bucla este formată din mai multe spire realizate cu un conductor neîntrerupt care intră și iese prin același punct. Cele două capete ale firului buclei sunt conectate la un cablu de extensie, care la rândul său se conectează la detector. Detectorul 3 alimentează bucla provocând astfel un câmp magnetic în zona ei, iar aceasta va rezona la o frecvență constantă (uzual între 10kHz și 200kHz), monitorizată de către detector. O frecvență de bază este stabilită atunci când nu există nici un vehicul peste buclă (modul de calibrare al detectorului). Atunci când un obiect metalic mare, cum ar fi un vehicul, se deplasează pe deasupra buclei, frecvența de rezonanță va crește. Această creștere a frecvenței este detectată și, în funcție de construcția detectorului, este determinată deschiderea sau închiderea un releu precum și trimiterea eventual a unui impuls de detecție. Releul va rămâne închis până când autovehiculul părăsește bucla, iar aceasta se întoarce la frecvența de rezonanță de bază.

Buclele inductive sunt de doua feluri:

bucle performante ce se monteaza in interiorul unor tevi PVC, inainte de turnarea asfaltului;

bucle montate prin taiere, acolo unde pavajul este deja existe

Când un vehicul intră în zona de interacțiune cu câmpul magnetic alternativ produs de bucla inductivă, acesta induce în părțile metalice ale vehiculului curenți turbionari care la rândul lor produc un câmp magnetic alternativ opus câmpului generat de buclă, având ca efect micșorarea inductanței buclei. Figura ….

Fig.1.14 Producerea curentilor turbionari

Formula de calcul a inductantei este :

, (1.2)

unde:

– permeabilitatea relativă

– H/m

N – numarul de spire

A – aria secțiunii buclei

L – lungimea buclei

F’– factor de corecție datorat neuniformității fluxului magnetic prin bucla

1.4 Tehnologia RFID implementată în parcările inteligente

Identificarea prin radiofrecvență (RFID) utilizează câmpuri electromagnetice pentru a identifica și a urmări automat etichetele atașate obiectelor. Aceste etichete conțin informații stocate electronic. RFID este una dintre cele mai fundamentale tehnologii care permit transmiterea de date wireless (Wikipedia). Cu toate acestea, RFID nu este o tehnologie simplă, aceasta se compune din etichete, cititoare, rețele de calculatoare și sisteme, baze de date etc.

Un sistem RFID constă dintr-un cititor și una sau mai multe etichete. Antena cititorului este utilizată pentru transmiterea energiei de radiofrecvență (RF). În funcție de tipul de etichetă, energia este "recoltată" de antena etichetei și utilizată pentru alimentarea circuitului intern al acesteia. Eticheta va modula apoi undele electromagnetice generate de cititor pentru a transmite datele sale către acesta. Cititorul primește undele modulate și le transformă în date digitale.

.

Fig.1.15 Procesul de funcționare a tehnologiei RFID

O etichetă RFID este compusă din cip, sursa de alimentare și antenă, iar un cititor în general este compus dintr-un modul RF(radiofrecvență), o unitate de comanda și un element de cuplare. Cipul din etichetă este utilizat pentru stocarea datelor și pentru operațiile logice, în timp ce antena cu coil este utilizată pentru comunicarea între cititori.

Exista doua tipuri de etichete:

Etichetele pasive sunt etichete care nu conțin propria sursă de energie sau propriul emițător. Când undele radio de la cititor ajung la antena cipului, energia este convertită de către antenă în electricitate putând alimenta microcipul în etichetă.

Fig.1.16 Schema electrică a etichtei RFID pasive

Etichete active care au propria lor sursă de alimentare si emițător. Sursa de alimentare de obicei poate fii o baterie care este utilizată pentru a rula circuitele microcipului si pentru a transmite semnalul către cititor.

Etichetele RFID și cititoarele trebuie să fie reglate la aceeași frecvență pentru a comunica eficient. Intervale de frecvență utilizate în mod obișnuit de către sistemele RFID :

frecvență joasă (sau LF, în jur de 125 kHz),

frecvență înaltă (sau HF, în jur de 13,56 MHz),

frecvență ultra-ridicată (sau UHF, în jur de 868 și 928 MHz)

microunde (în jur de 2,45 și 5,8 GHz).

Fig.1.17 Schema bloc a unei etichete RFID

Funcționarea etichetei RFID:

cititorul emite continuu semnale purtătoare RF și păstrează observarea semnalelor RF recepționate;

prezența unei etichete de preferat pasivă modulează câmpul RF și este detectat de catre cititor;

eticheta pasivă absoarbe o mică parte a energiei emise de cititor și începe să trimită informații modulate atunci când se obține suficientă energie din câmpul RF generat de cititor. Modularea datelor pentru 0s și 1s se realizează fie prin modulare directă, fie prin FSK sau prin modularea faze;.

cititorul demodulează semnalele primite de la antena etichetei și decodifică aceleași date.

Fig.1.18 Sistem de management al unei parcări ce utilizeaza RFID

The RFID reader is connected to a microcontroller in the control office where the system is connected to the Internet. As shown in Fig.., where a car with enabled RFID windshield tag drives up to the gate, the RFID reader will automatically read the information from tag through the built in antenna. The received information will be delivered to the microcontroller where the information will be verified. If the received information matches the information in the database, the control office will send a command to open the barrier.

CAPITOLUL II

ACTIONAREA ELECTRICA A SERVOMOTOARELOR DE CURENT CONTINUU

2.1 Motor de curent continuu – generalitati

Motorul de curent continuu a fost inventat in 1873 de Zénobe Gramme prin conectarea unui generator de curent continuu la o mașină electrică asemanătoare. Astfel, s-a putut observa că mașina se rotește, realizând conversia energiei electrice absorbite de la generator.

Rotorul motorului de curent continuu are în componență o bobină alimentată la o sursă de tensiune continuă prin perii de carbon. Motoarele de curent continuu se pot comanda în tensiune, deoarece viteza motorului este direct proporțională cu sursa de tensiune când sarcina este constantă. Pentru rotirea în ambele sensuri, curentul rotorului trebuie să fie inversat, deoarece trebuie respectat câmpul magnetic al statorului.

În funcție de modul de conectare al înfășurării de excitație, motoarele de curent continuu se împart în patru categori:

Cu excitație derivație;

Cu excitație serie;

Cu excitație mixtă;

Cu excitație separată.

Fig.2.1 Caracteristile mecanice ale motoarelor de curent continuu dupa felul excitatiei

După cum se observă în figura 2.2, motoarele de c.c. cu excitație independentă au o caracteristică mecanică liniară rigidă (puțin coborâtoare). Tot o astfel de caracteristică au și motoarele cu excitație derivație. Acest tip de caracteristică face ca motoarele de c.c. cu acest tip de excitație să fie utilizate în acționări electrice reglabile.

Caracteristica mecanică a motoarelor de c.c. cu excitație serie este o caracteristică moale (are formă hiperbolică). Aceasta face ca acest tip de motoare să fie preferate în tracțiunea electrică și în instalațiile de ridicat.

2.2 Comanda unui motor de curent continuu cu microcontroller

Fig.2.2 Schema bloc a sistemului de actionare cu motor de curent continuu

Motoarele de curent continuu sunt componentele cele mai usor de comandat, pentru a obtine o viteza variabila, deoarece viteza creste atunci cand tensiunea aplicata este mai mare.

In figura.. sunt pezentate elementele care fac parte dintr-o mișcare de poziționare 😮 accelerare, o deplasare cu viteza constantă și o frânare. Toate acestea alcatuiesc o traiectorie de viteza.

Fig.2.3 Graficul traiectoriei de viteze

Timpul de deplasare este (2.1)

Timpul de poziționare este (2.2)

Pentru a rezulta o viteza variabilă se aplică o tensiune variabilă. Aceasta se poate aplica în 2 feluri, si anume:

• se face conversia informației numerice în informație analogică, iar apoi se aplicată unui tranzistor (pentru comanda într-un sens) sau la doi tranzistori (pentru comanda în ambele sensuri). Tensiunea variabilă astfel rezultata se aplică motorului de curent continuu. Aceasta metoda prezinta un dezavanta, utilizarea unui convertor D/A sau puterea pierduta in tranzistori.

• informația numerică creează un semnal PWM, cu frecvența destul de mare ca motorul, datorită inerției, să integreze impulsurile. Motorul va avea o viteză proporțională cu factorul de umplere. Acest mod de comandă este mult mai simplu și tranzistorul, fiind în regim de comutație nu disipă inutil.

Fig..

Factorul de umplere este egal la cele 2 canale PWM si motorul nu se roteste pentru ca tensiunea la bornele lui este 0;

Motorul se roteste pentru ca tensiunea la bornele lui(PWM1P0-PWM2P0) este diferita de 0.

Cuplând un motor de curent continuu între PWM1P0 și PWM2P0 se poate obține o rotire cu viteză variabilă în ambele sensuri ale motorului. Motorul de curent continuu se rotește cu o viteză proporțională cu tensiunea aplicată. Dacă tensiunea aplicată este sub formă de impulsuri motorul se rotește proporțional cu valoarea medie a tensiunii.

2.3Actionarea electrica a servomotoarelor de curent continuu

Servomotoarele sunt motoare electrice speciale, de curent continuu sau curent alternativ cu viteză de rotație reglabilă într o gamă largă, în ambele sensuri având ca scop deplasarea într-un timp prescris a unui sistem mecanic (sarcina) de-a lungul unei traiectorii date, realizând totodată și poziționarea acestuia la sfârșitul cursei cu o anumită precizie.

Există servomotoare de curent alternativ și de curent continuu. Astfel că:

Servomotoarele de curent alternativ poate manevra supratensiuni și poate fii utilizat în mașini industriale

Servomotoarele de curent continuu sunt utilizate în general pentru aplicații mai mici.

Principiul de funcționare al servomotorului de curent continuu :

Fig.2.5 Schema principiului de funcționare a servomotorului de c.c

Semnalul de feedback corespunzator poziției prezente a sarcinii se obține prin utilizarea unui senzor de poziție. Acest senzor este un potențiometru care produce tensiunea corespunzatoare unghiului dat de axul motorului. Apoi valoarea tensiunii de feedback se aplică la intrarea amplificatorului de eroare.

Amplificatorul de eroare are reacție negativă si reduce diferenta dintre intrări. Se compară tensiunea corespunzatoare poziției curentă a motorului cu cea prescrisă corespunzatoare poziției dorite a motorului și se calculează eroarea dinre ele. Atat timp cât există eroare, amplificatorul modifică în mod corespunzător tensiunea aplicată motorului.

Motorul se învarte pana cand eroarea devine 0. Dacă eroarea este negativă tensiunea isi schimba sensul și rotorul se învarte în sens opus.

Fig.2.6 Principiul de funcționare al servomotorului de c.a

Cele trei borne statorice ale unui generator sincron sunt conectate în mod corespunzător la bornele transformatorului de control. Poziția unghiulară a motorului cu două faze este transmisă rotorului transformatorului de control prin angrenaj și reprezintă condiția de control alfa.

Cu tensiunea de comandă, rotorul motorului se rotește în direcția dorită până când eroarea devine zero. Acesta este modul în care se asigură poziția dorită a arborelui în servomotoarele de curent alternativ

Ecuațiile și caracteristicile mecanice ale servomotorului de c.c

Schemele echivalente ale unor servomotare de curent continuu

Cu excitație electromagnetică separată (Fig. )

Cu excitație prin magneți permanenți (Fig )

Cu excitație paralelă (Fig )

Cu excitație serie (Fig. )

Pentru regim staționar ecuația tensiunii :

(2.3)

Puterea electromagnetică a motorului:

(2.4)

Cuplul electromagnetic se exprimă prin relația

(2.5)

Tinând cont de relația puterii electromagnetice și de cea a cupulului electromagnetic, relația tensiunii devine:

(2.6)

Comanda servomotorului prin microcontroller

Servomotorul nu va executa o rotație completă, ci va devia de la poziția de echilibru cu un unghi controlat de tensiunea aplicată pinului de semnal. Folosind un semnal PWM pe acest pin, va fii controlul asupra unghiului de rotatie al motorului.

Aceste tipuri de motoare sunt controlate prin PWM (Pulse Weidth Modulation) care este furnizat cu ajutorul firului de control. Există un impuls minim, un impuls maxim si o rata de repetiție. Servomotorul poate roti 90° din orice direcție. Acesta așteaptă un impuls la ficare 20 de ms (milisecunde) iar lungimea impulsului v-a determina cât de departe se rotește motorul. De exemplu un impuls de 1.5 ms va face motorul să se roteasca la 90°:

dacă impulsul este mai mic de 1.5 ms atunci motorul se v-a deplasa 0°

dacă impulsul este mai mare de 1.5 ms atunci motorul se v-a deplasa 180°

Fig.2.8 Semnale de puls

Servomotoarele nu își vor păstra poziția pentru totdeauna, impulsul trebuie repetat pentru a instrui servomotorul să rămână în poziție.

Cel mai simplu mod de a controla motoarele de tip servo este prin folosirea bibliotecii Servo.

Modele puse la dispozitie de biblioteca Servo pentru Arduino:

servo.attach(pin)/servo.attach(pin, min, max) – atașează obiectul Servo la pini

servo: un obiect instanta a clasei Servo;

pin: numărul pinului digital unde va fii atașat semnalul pentru motorul Servo;

– min(optional): lațimea pulsului, în microsecunde, corespunzătoare unghiului minim (0°) al servomotorului;

max (optional): lațimea pulsului, în microsecunde, corespunzătoare unghiului maxim(180°);

servo.detach() – detașează obiectul de tip Servo de la pin

boolean val servo.attached – verifică dacă obiectul de tip Servo este atașat unui pin. Returnează adevarat sau fals.

servo.write(angle) – scrie o valoare(0…180°) către servo controlând mișcarea:

pentru Servo standard – seteaza unghiul axului cauzand motorul sa se orienteze in directia specificata

Servo cu rotatie continua – configureaza viteza de rotatie

int val servo.read() – citeste unghiul curent, configurat la ultimul apel al metodei write()

Exemplu de program pentru testarea servomotorului

#include <Servo.h> //Librarie Servo

Servo servo_test //initializez un obiect servo

int angle = 0;

int potentio = A0 //initializez pinul A0 analog pentru potentiometru

void setup()

{

servo_test.attach(9)

}

void loop()

{

angle=analogRead(potentio); //Se citeste valoarea potentiometrului intre 0 si 1023

angle=map(angle, 0 , 1023, 0 , 179); //scalarea valorii potentiometrului la valoarea unghiului pentru servo

servo_test.write(angle); //comanda servomotorului sa se roteasca la unghiul specificat

delay(5);

CAPITOLUL III

ELEMENTE COMPONENTE –generalitati

3.1 Microcontroller

Microcontrollerul este o structura destinata calculului,într-un singur chip care integrează procesorul, circuite suport, memoria și dispozitive de intrare-ieșire. O altă definire ar fii că un microcontroller este o componentă electronică al cărei mod de funcționare poate fi modificat prin programarea acesteia cu un soft special creat în acest scop( Marinescu)

Schema bloc a unui microcontroller:

Fig.3.1 Schema bloc a unui microcontroller

Unitatea centrală de prelucrare (prescurtat CPU) :este o componentă hardware care realizează instrucțiunile unui program de calculator realizând operațiuni aritmetice și logice, precum și cele de intrare sau ieșire  (I/O input/output) ale sistemului de calcul;

Fig.3.2 Exemplul unei unități simplificate de procesare centrală cu 3 regiștrii

„Bus” reprezintă magistrala(calea de legatura), iar din punct de vedere fizic este un grup de 8, 16 sau mai multe fire. Există doua tipuri de magistrale:

Magistrală de date (sau bus de date): are rolul de a conecta blocurile din interiorul microcontrollerului;

Magistrală de adrese(sau bus de adrese):are rolul de a transmite adresele de la unitatea centrala de prelucrare la memorie;

Fig.3.3 Conectarea memoriei si a unității centrale folosind magistralele

Dispozitivele de intrare/ ieșire pune in practică funcții speciale, dirijeaza operații de comunicație( transfer serial sau paralel de date), funcții generale de timp, operații de conversie analog – numerică etc.

Oscilatorul furnizează semnalul principal de sincronizare pentru procesor. Structura acestor circuite a fost întocmită într-un anumit fel încât să poată lucra în două moduri:

oscilator cu cuarț sau rezonator piezoceramic;

oscilator RC(intern sau extern).

Fig.3.4 Exemplu de circuit pentru oscilator cu cuart

Fișa tehnică a cristalului de cuarț prezintă capacitatea totală de încărcare a condensatoarelor. Pentru condensatoarele de sarcină se folosește următoarea formulă:

(3.1)

, unde Cp reprezintă o capacitate parazită

Circuitul RESET sau de inițializare, este un circuit cu buton care are rolul de a aduce microcontrollerului în starea inițială.

Fig.3.5 Exemplu de circuit pentru functia reset

Microcontrolerul are mai multe tipuri de memorii:

Memoria RAM (Random-access memory) este o memorie volatila care poate fii citita sau scrisa de unitatea centrala

Memoria EEPROM( Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) poate fii stearsa electric de catre unitatea centrala, in timpul functionarii. Numarul de scrieri/stergeri este limitat (aproximativ 10 000)

Memoria FLASH este o memorie asemanatoare EPROM si EEPROM in sensul ca poate fii stearsa si reprogramata in sistemul in care este

3.2 Senzori de detectie

Senzorul este un dispozitiv tehnic care reacționează calitativ sau cantitativ prin proprii mărimi măsurabile, la anumite proprietăți fizice sau chimice ale mediului din preajma lui. Ca parte componentă a unui aparat sau sistem tehnic detector poate măsura/înregistra de exemplu presiunea, umiditatea, câmpul magnetic, accelerația, forța, intensitatea sonoră, radiații ș.a.

Senzorii se impart in doua mari categorii:

Senzori interni – care au rolul de a culege informatii legate de functionarea robotului

Senzori externi – care sunt utilizati pentru a obtine informatii legate de mediul inconjuratori si de relatia dintre robot si mediu; acestia pot identifica pozitia, culoarea, identificarea numitor obstacole etc

Fig .3.6 Schema bloc a unui senzor cu semnalele de intrare/ieșire

Pentru detectarea obiectelor precum si spatiilor libere intr-o parcare pot fii utilizati anumiti senzori:

senzori de proximitate inductivi

senzori de proximitate capacitivi;

senzori de proximitate optici;

senzori cu IR(infrarosu).

Senzori de proximitate

Senzorii de proximitate sunt sunt senzorii care pot detecta prezenta unor obiecte aflate in campul lor de actiune, fara a fii in contact fizic cu obiectele respective. Senzorii de proximitate au o caracteristica de tip releu „tot sau nimic” , adica semnalul de iesire reprezinta prezenta sau absenta obiectului controlat

Senzori de proximitate capacitiv.

Funcționarea unui sensor de proximitate capacitiv se bazează pe măsurarea variației capacității electrice a unui condensator dintr-un circuit rezonant RC datorită apropierii unui material oarecare.

Deosebirea dintre senzorii de proximitate inductivi si cei capacitivi este faptul ca in locul bobinei se utilizeaza un electrod de forma unei placi cilindrice. Intre electrod si pamant se genereaza un camp capacitiv. Daca in apropierea senzorului nu se gaseste niciun obiect de detectat, campul format este stabil. In momentul in care obiectul se afla in apropierea senzorului, sarcina pozitiva si cea negativa a obiectului se separa. Sarcinile pozitive ale electrodului le atrag pe cele negative ale obiectului de detectat, iar sarcinile pozitive ale obiectului sunt atrase de catre pamant. Deoarece sarcinile negative sunt mai aproape de electrod capacitatea electrostatica a electrodului creste

.

Fig.3.7 Circuitul intrn al senzorului capacitiv Fig.3.8 Senzor de proximitate capacitiv

Senzorului de proximitate inductiv

Funcționarea se bazează pe proprietatea potrivit căreia mărimea de măsurat produce o variație a inductivității unei bobine care face parte din circuitul oscilant RL al senzorului.

Fig.3.9 Circuitul intern al senzorilor de proximitate inductivi

La aplicarea unei frecvente inalte, in jurul capului de sesizare se va genera un camp magnetic care oscileaza. Acesta este supravegheat de un circuit intern. In momentul in care un obiect intra in raza campului magnetic, acesta induce curent electric in obiectul care trebuie detectat. Acest curent creste odata cu apropierea obiectului de partea frontala a senzorului. In consecinta, atat valoarea energiei cat si cea a oscilatiei scade in bombina. Pe masura ce obiectul se apropie de senzor, oscilatia inceteaza complet. Circuitul intern constata incetarea oscilatiei si comuta iesirea.

Senzori de proximitate cu fibra optica

Acest tip de senzor foloseste fibra optica fie ca un element de detecție (senzori intrinseci), fie ca și comutator de semnale de la un senzor la componenta electronică ce procesează semnale(senzori extrinseci).

Fig.3.10 Senzor de proximitate cu fibra optica

Senzorii de proximitate cu fibra optica au in componenta doua elemente principale, amplificatorul si capul de detectie. Din amplificator fac parte unitatea de emisie(sursa luminoasa) si cea de receptie, iar lumina se transmite la capul de detectie cu ajutorul fibrei optice. Razele de lumina emise de o sursa artificiala (LED) sunt transmise prin fibra optica, ele fiind reflectate intre miezul si mantaua cablului. La capatul cablului lumina v-a iesi cu o anumita dispersie. Raza de lumina obtinuta este de marime mai mica in comparatie cu ca iesita dintr-un senzor obisnuit. Deoarece sursa de lumina este redusa distanta de detectie este mai mica

Senzori cu infrarosu

Un senzor pasiv în infraroșu este un dispozitiv electronic care măsoară radiația infraroșie (IR) provenită de la obiecte aflate în câmpul său vizual. Aparent mișcarea este detectată atunci când un corp cu o anumită temperatură (cum ar fi un om sau un animal) trece prin fața sursei infraroșu cu o altă temperatură, cum ar fi un perete.

3.3 Tehnologii de realizare a cablajelor imprimate

În principiu, un cablaj imprimat cuprinde un sistem de conductoare plate, așezate în unul, două sau mai multe plane paralele, lipite pe un suport izolant rigid sau flexibil, formând un ansamblu.

Suporturile izolante trebuie să îndeplinească o serie de cerințe generale dintre care mai importante sunt: proprietăți electrice, rezistență la temperaturile de lucru și de lipire; stabilitate dimensională și rezistență bună la solicitări mecanice; stabilitate la acțiunea factorilor atmosferici și chimici; neinflamabilitate etc.

Cel mai utilizat material pentru traseele conductoare este cuprul electrolitic cu puritate de cel puțin 99,95 %. Grosimile uzuale ale foliei de cupru sunt de 30 µm sau 70µm. Suprafața liberă a cuprului trebuie să prezinte un aspect mat cu asperități fine (satinat) pentru asigurarea unei bune lipiri. De obicei, conductoarele din cupru se acoperă cu pelicule metalice de protecție din cositor, argint, aur, paladiu etc.

Tehnologiile de realizare a cablajelor imprimate se impart in 3 categorii, si anume:

tehnologii substractive, în care se pleacă de la un semifabricat (suport placat cu folie metalică); conductoarele se obțin prin îndepărtarea metalului în porțiunile ce trebuie să fie izolatoare;

tehnologii aditive, în care se pleacă de la un suport izolator neacoperit; conductoarele se formează și se fixează pe suport în forma definitivă;

tehnologii de sinteză, în care și conductoarele și izolantul se realizează în aceeași etapă.

In figura urmatoare este prezentat un exemplu de cablaj imprimat realizat in urma procesului de fabricatie multistrat prin metoda substractiva cu gauri metalizate

Desenul cablajului se execută la scara 1:1, mai des la scara 2:1, iar uneori la scară mai mare (4:1…10:1). Reducerea la scară se face cu mijloace optice (fotografiere).

Pentru suportul utilizat la realizarea desenului se impun cerințe severe de stabilitate dimensională și planeitate. Astfel, sub acțiunea temperaturii apar variații de lungime: l l0 T T, unde T este coeficientul de dilatație liniară. Variația dimensiunilor liniare sub influența umidității este dată de:

l l u ur (3.2)

ur ur – 60 %, (3.3)

, unde:

ur este variația umidității relative (umiditatea de referință se ia 60 %);

u – coeficientul de variație unitară cu umiditatea

Proiectarea cablajului imprimat

Proiectarea cablajului imprimat se poate realiza manual sau automat. Dimensiunile si forma cablajului imprimat rezulta din urmatoarele considerente:

mecanice: spatiul disponibil, dimensiunile si forma pieselor sau a terminalelor, modul de fixare a pieselor mari si a radiatoarelor;

electrice: curenti, tensiuni si frecvente de lucru. Curentul determina latimea traseelor, tensiunea influenteaza distanta minima dintre doua trasee vecine iar frecventa limiteaza lungimea maxima a traseelor paralele;

tehnologice: metoda de obtinere a desenului pe suprafata placata – cum ar fi

metoda serografica, foto, manuala etc;

Principalele aspecte care trebuie avute in vederea proiectarii cablajelor sunt:

gaurile de conectare pe cablaj a terminalelor componentelor se recomanda sa fie dispuse in nodurile unei retele de coordonate (fictive) cu pasul de 2,54 mm (eventual 2,5 mm – cum ar fi, de exemplu, la foaia de matematica);

diametrele gaurilor de conectare vor avea valorile standardizate: 0,8; 1,3 sau 2 mm, in functie de dimensiunile terminalelor componentelor (destul de des se utilizeza 1 mm);

traseele conductoare vor fi astfel plasate incat sa fie separate cat mai mult caile de semnal mic de cele de semnal mare, caile de joasa frecventa de cele de inalta frecventa, astfel incat sa se inlature sau sa se reduca la minimum influentele reciproce dintre acestea;

se acorda o atentie deosebita dispunerii si formei conductorului de masa, care va fi realizat sub forma masiva, traseu neintrerupt, distinct de celelalte trasee;

latimea traseelor conductoare este determinata de intensitatea curentului care circula prin acestea si de temperatura de functionare. Latimea conductoarelor imprimate, strabatute de curenti mari, se calculeaza pe baza densitatii de curent admisibile J=20A/mm2. De exemplu, latimea l a unui conductor imprimat, parcurs de curentul I=7A, daca grosimea foliei de cupru a placatului este h=70m, este:

(3.4)

distanta minima dintre traseele conductoare este determinata de diferenta de potential existenta intre ele.

in cazul circuitelor care lucreaza la frecvente inalte, proiectarea cablajelor imprimate impune o analiza amanuntita a dimensiunilor si formei traseelor conductoare, a naturii si grosimii conductorului si a suportului izolant. Trebuie avuta in vedere si capacitatea distribuita intre traseele conductoare. Se determina cu ajutorul unor nomograme.

la stabilirea configuratiilor traseelor conductoare si a formei pastilelor de lipire pe placa de cablaj imprimat se va tine seama de urmatoarele recomandari:

3.5 Dispozitiv afișare LCD

Generalități

Din punct de vedere constructiv, actualmente există mai multe categorii de dispozitive de afișare a informațiilor:

• dispozitive de afișare cu LED-uri;

• cu tuburi catodice;

• cu cristale lichide;

• cu plasmă.

Cea mai utilizată soluție pentru afișarea informațiilor utilizată de parcări este metoda dispozitivelor de afișare cu LED-uri.

Diodele electroluminescente(LED) sunt dispozitive semiconductoare cu joncțiune p-n, care emit lumina în spectrul vizibil atunci când sunt vizibil polarizate direct.

Realizările acestui tip de afișare poate fii:

Cu 7 segmente;

Fie sub forma unei matrici de puncte;

Fig.3.14 Afișaj 7 segmente Fig.3.15Matrice de leduri

Fiecare segment de afișaj este un led. Prin combinații ale segmentelor se formează cele zece cifre de la 0 la 9. Prin polarizarea directă a segmentelor , în diverse combinații, se poate forma orice cifră a sistemului zecimal. Afișajele 7 segmente se construiesc în două variante: cu anodul comun și cu catodul comun și sunt prevăzute cu 10 terminale.

Afișajul cu cristale lichide (engleză Liquid Crystal Display, prescurtat LCD) este un dispozitiv de afișare pentru litere, cifre, grafică și imagini, fiind constituit dintr-o matrice de celule lichide care devin opace sau își schimbă culoarea sub influența unui curent sau câmp electric.[1] Din p.d.v. fizic fenomenul se explică prin proprietatea cristalelor lichide de a influența direcția de polarizare a luminii atunci când ele sunt puse sub o anumită tensiune electrică.

Utilizarea dispozitivelor de afișare cu ecrane cu cristale lichide (ecran LCD) asigura posibilitatea afișării informațiilor cu consum mic de energie. Sub acțiunea unei diferențe de potențial cristalele din celula LCD (pixelul) își schimbă polarizarea, modificând cantitatea de lumină ce trece prin celulă. Lumina este generată de o sursă care se află în spatele ecranului.

Pentru afișarea informațiilor alfa-numerice pe ecranul LCD există două metode:

– metoda segmentelor (afișează caractere numerice similar celulelor cu 7 segmente) ;

– metoda matricei (afișează caractere alfa-numerice și imagini folosind matrice de puncte).

Există mai multe tipuri de ecrane LCD alfa-numerice care diferă între ele prin:

– numărul de linii (rânduri de caractere): uzual 1 sau 2;

– numărul de caractere pe linie: 16, 20, 32 sau 40;

– modalitatea optică de vizualizare: reflectiv, transflectiv sau transmisiv;

– culoare fundal (uzual verde sau albastru); – tipul de controler utilizat pentru comanda ecranului.

CAPITOLUL IV

REALIZAREA PRACTICA A PROIECTULUI

4.1 Descrierea si functionarea machetei

Fig..Realizarea machetei

Principalul obiectiv al proiectului pe care l-am realizat este de a detecta locurile libere si de a

transmite aceasta informatie soferilor prin intermediul unui ecran LCD inainte de a intra in zona de parcare.

Functionare:

In momentul in care se ajunge la intrarea in parcare, primul senzor (in) detecteaza prezenta unui obiect prin emisia unui puls de energie luminoasa in domeniul infrarosu cu ajutorului unei diode electroluminiscente(LED); daca pulsul luminos intalneste obiectul de care se reflecta inapoi spre senzor, aceasta reflexie este captata de catre elementul fotoreceptor si trimite semnal catre microcontroller, iar acesta comanda servomotorul pentru a permite accesul autoturismului in interior si transmite ecranului LCD (Liquid Crystal Display) informati legate despre:

numarul de masini intrate

numerele locurilor libere

Ceilalti senzori functioneaza la fel ca cel de la intrare, astfel ca rolul lor este de a transmite semnal catre microcontroller cu privire la disponibilitatea locurilor.

Spre exemplu In figura .. locurile 2 3 sunt ocupate iar ecranul afiseaza locurile libere 1 4 5 si 6

Daca toate spatiile de parcare sunt ocupate atunci ecranul afiseaza mesajul PLIN. In acest moment bariera se blocheaza, impiedicand accesul autoturismelor.

Senzorul de iesire (out) permite autoturismelor sa iasa si transmite informatii catre microcontroller, iar cu ajutorul programului numaratoare se face invers.

4.2 Realizarea placii de dezvoltare utilizata pentru comanda proiectului

Pentru inceput am proiectat in DesignSpark schema electronica recomandata de Arduino pentru realizarea unui PCB simplificat.

DesignSpark PCB este un software gratuit pentru design electronic (software-ul EDA este o sub-clasa a unui program CAD (Computer Aided Design). Desi utilizarea programului nu necesita niciun ban, utilizatorul va fi nevoit sa inregistreze un cont pe website-ul acestuia pentru deblocare. Inainte de a putea lucra, utilizatorului i se vor prezenta diverse reclame.

DesignSpark PCB are un editor schematic (Schematic editor). Schemele sunt folosite la desenarea diagramelor de circuit si conexiunile acestora. Un anume proiect poate avea mai multe pagini schemă care combinate formează un design final.

Paginile schemă sunt tranformate într-un fișier PCB layout folosind opțiunea PCB Wizard. Un editor special este apoi folosit pentru a rafina schema fizică (finală) a cablajului imprimat. Este posibil ca un proiect să treacă în mod repetat printr-un numar de etape necesare înainte ca o placă de circuit finalizată să intre în producție.

Pentru realizarea cablajului imprimat am respectat schema anterioara. Cu ajutorul acestui program se pot alege atat dimensiunile placutei , dimensiunile gaurilor cat si grosimea pentru traseele dintre componente.

In figura.. este prezentat modul de vizualizare 3D a placii si traseele cablajului.

Fig.. Schema PCB vizualizare 3D

Realizarea fizica a placii de dezvoltare

Primul pas in realizarea fizica a placutei de dezvoltare este de a printa circuitul de cablaj (PCB) pe o hartie fotografica sau o hartie lucioasa. Eu am folosit o hartie foto A4 deoarece aceasta este destul de lucioasa. Exista hartii speciale pentru care, la transferul termic nu lasa reziduri pe placheta. Este important ca imprimanta sa fie laser deoarece acestea folosesc toner, ceea ce ne v-a ajuta in procesul de transfer al traseelor pe placuta.

Fig.. PCB printat pe hartie

Curatarea si degresarea placutei de sticlotextolit este un proces foarte important in realizarea cablajului deoarece, daca placuta prezinta impuritati, acestea pot afecta transferul tonerului pe placa. Inainte de a transfera tonerul pe placa, trebuie foarte bine curatata si degresata. In figura.. este prezentata placa de sticlotextolit acoperita cu cupru, curatata si degresata, apoi taiata dupa dimensiunile dorite.

Fig..Placa dupa procesul de curatare, degresare si taiere.

Mai departe se realizeaza procesul de transfer al tonerului. Tonerul este o cerneală folosita de catre imprimantele laser in timpul printarii. Ea este uscată si sub formă de praf. Conține material plastic, carbon și oxid de fier pentru culoare. Aceste substanțe sunt amestecate, apoi solidificate și transformate într-o pudră fină.

Pentru transferul de toner se utilizeaza caldura, prin urmare am ales sa utilizez fierul de calcat pe care l-am lasat sa atinga o temperatura maxima. Am pus foaia printata peste placa de sticlotextolit pe carea am fixat-o cu ajutorul unor fasii de banda adeziva, iar apoi am trecut cu fierul de calcat peste aceasta pana cand tonerul a fost transferat pe cupru. O alta metoda de transfer este metoda expunerii, unde sunt utilizate anumite circuite placate cu o substanta speciala care este sensibila la lumina UV(ultravieleta).

Fig.. Transferul de toner cu ajutorul fierului de calcat.

Dupa realizarea transferului de toner nu este indicat ca foaia sa fie imediat indepartata, ci se asteapta sa se raceasca. Cea mai eficienta metoda este de a pune placa in apa pana cand hartia se va inmuia complet, apoi se poate indeparta foarte usor.

Fig.. Placa inainte de corodare

Urmatorul pas in realizarea placii este corodarea. Acest proces se face cu ajutorul unei solutii de clorura ferica( ) si are rolul de a indeparta surplusul de cupru care nu este acoperit de de toner. Pentru o corodare mai rapida se incalzaste foarte putin aceasta solutie.

Placa de sticlotextolit este introdusa cu partea placata intr-un vas cu clorura ferica precum in figura.. .

Fig.. Placa introdusa in clorura ferica

Fig.. Placa dupa prodcesul de corodare.

Dupa procesul de corodare se sterge foarte bine placa cu acetona pentru a indeparta tonerul ramas ,iar apoi se poate trece la gaurirea placutei.

Pentru protejarea traseelor se executa un procedeu care se numeste stanare. Acesta se poate realiza prin lacuire sau prin acoperire cu solder mask(o substanta verde cu care se acopera tot circuitul avand rolul de a-l proteja impotriva oxidarii). Cel mai la indeman produs pentru obtinerea unei protectii impotriva oxidarii este fludorul care se topeste cu ajutorul unui pistol de lipit de putere mica pe cat mai mult din suprafata cuprului.

Fig.. Dupa stanare cu fludor

Pentru gaurile de pe placa s-a folosit un burghiu de 0.8 mm si 1 mm

Ultimul pas in realizarea fizica este montarea componentelor pe placa conform schemelor de la figura.. si figura.. . Dupa ce s-au executat toate procedeele mentionate mai sus urmeaza ca piesele necesare realizarii placii de dezvoltare sa fie lipite cu ajutorul unui pistol special de lipit. Acest lucru se realizeaza avand la indemana schemele electronice si traseele cablajului pentru a asigura pozitionarea corecta a pieselor. Prima data s-au lipit componentele care au dimensiuni mai mici, iar apoi cele care au inaltimi mai mari.

Fig..Montajul final al componentelor

4.3 Prezentarea componentelor utilizate in realizarea acestui proiect

Pentru realizarea proiectului am ales sa folosesc urmatoarele componente:

Servomotor 4.3 g pentru comanda barierei

Senzori de proximitare cu infrarosu TCRT5000 pentru detectarea spatiilor libere

Placa de de dezvoltare cu microcontroler Atmega 328

Ecran LCD 1602 cu modul I2C pentru afisarea informatiilor

Servomotor 4.3 g

Acest servomotor are o masă foarte mică, fiind ideal pentru aparate de zbor, mașinuțe RC și multe altele. Deoarece are o sarcina mica acest servomotor se utilizeaza de obicei cu senzori de tip scanare, roboti mici etc. Pentru controlul acestor servomecanisme se utilizează un semnal PWM standard

Fig. Servomotor 4.3g

Cu o masă de numai 4.3g, o viteză maximă de 0.1 secunde/60 grade și dimensiuni reduse, acest servomotor poate fi util într-o gamă largă de aplicații ce nu necesită un cuplu foarte mare

Specificatii tehnice

TCRT5000 Senori de proximitate cu infrarosu pentru detectare

Senzorii TCRT5000 sunt senzori reflectorizanti care contin un emitator cu infrarosu si un fototranzistor (detector) ce blocheaza lumina vizibila. Sursa de lumina si detectorul sunt aranjati in aceeasi directie pentru a sesiza prezenta unui obiect cu ajutorul fasciculului reflexiv IR(infrarosu) generat de obiect. Acestia au 4 pini, doi pentru VCC si GND si alti doi pentru o iesire analogica si o iesire digitala.

Fig.. Senzor de proximitate TCRT5000

Iesirea acestui sensor defineste 2 tipuri, una este analogica pentru tensiunea de curent continuu, avant un interval de la 0 la 5V. Atunci cand fototranzitorul din interiorul senzorului poate detecta o densitate mai mare a luminii, tensiunea de iesire este ridicata. In momentul in care detecteaza o densitate a luminii scazuta, tensiunea de iesire scade.

Un alt tip de iesire este semnalul digital. Cand senzorul detecteaza o densitate a luminii mare, la iesire se genereaza 1 logic, iar 0 logic atunci cand sensorul detecteaza o densitate mica.

Tabel cu specificatii tehnice

Fig.. Schema pentru asamblare a senzorului TCRT5000

Acesti circuit este doar un exemplu de asamblare si utilizare senzorului TCRT5000, el poate fii modificat in functie de aplicatiile in care este folosit, conditia fiind sa se urmareasca fisa tehnica.

Microcontroller Atmega 328

Atmega328 este un microcontroler avansat produs de catre compania Atmel. Acesta poate gestiona date de dimensiuni de pana la 8 biti. Este un microcontroller bazat pe AVR

Fig.. Microcontroller Atmega328

Acest microcontroller are o memorie interna de 32 de kb. Memoria EEPROM are valoarea de 1 KB. Aceasta arata ca daca alimentarea electrica furnizata microcontroller-ului este indepartata chiar si atunci poate stoca si furniza date. Mai mult decât atât, ATmega-328 are 2KB memorie SRAM (Static Random Access Memory )

Pini sunt asezati in tabelul urmator in ordine cronologica

Acesta funcționează variind de la 3.3V la 5V

In figura urmatoare este prezentata diagrama pinilor pentru microcontrollerul Atmega328

Fig.. Diagrama pinilor

Explicatia pinilor

Vcc – este o sursa de tensiune digitala;

AVCC – este un pin de tensiune de alimentare pentru convertor analog/digital;

GND – masa si are 0V;

Port A – acesti pini functioneaza ca intrari analogice atat petru convertoarele analog-digitale. Daca convertorul nu este utilizat, portul A functioneaza intrare/iesire bidirectionala de 8 biti;

Port B – consta din pinii de la PB0 la PB7. Acest port este unui bidirectionat pe 8 biti avand o rezistenta internade tractiune

Port C – costa in pinii de la PC0 la PC7

Port D – este format din pinii de a PD0 la PD7 si este un port de intrare/iesire pe 8 biti avand o rezistenta interna de tractiune;

AREF – este un pin analigic de referinta pentru convertorul anolog/digital

Display LCD 1602 si modul

Desi ecranul LCD imbagateste foarte mult interactiunea dintre om si masina, acesta prezinta si un dezavantaj. Conectarea LCD-ului la o placa cu microcontroller necesita foarte multi pini de intrare/iesire, pini care nu se gasesc suficient pe placa. Aceasta problema se poate rezolva utilizand o interfata

Fig.. Vedere din spate a LCD-ului Fig.. Vedere din fata a LCD-ului

Este un display alpha numeric format din 16 coloane și 2 rânduri. El poate afișa până la 32 de caractere, fiecare caracter poate avea o rezoluție de 5×8 pixeli.

Acesta are 16 pini,11 dintre ei fiind de comandă,2 de alimentare,2 pentru lumina de fundal și un pin pentru reglarea contrastului.Poate fi controlat pe 8 biți pentru aplicații ce necesită viteză mai mare și pe 4 biți pentru aplicații ce necesită o viteză mai mică și o economie a pinilor utilizați.

Pe pinul Vo se aplică o tensiune între 0-5V pentru setarea contrastului. Poate fi alimentat cu tensiunea de 5V și controlat cu tensiuni cuprinse între 3,3-5V.

Pentru o utilizare mai ușoară și eficientă în același timp au fost create biblioteci ce permit utilizarea lui fără a cunoaște modul de funcționare. Un exemplu de astfel de biblioteci este LiquidCrystal.h pentru arduino și pentru raspberry pi este Adafruit_LiquidCrystal.

Există și alte versiuni ale acestui LCD ce permit conectarea lui și prin alte metode. De exemplu unele se pot conecta prin I2C sau serial utilizând pinii RX și TX.

Fig.. Interfata

Magistrala I2C este un tip de magistrală serială inventată de către compania PHILIPS. Aceasta este o magistrală de înaltă performanța ce permite sincronizarea de mica sau mare viteză a dispozitivelor printr-o funcție apelată de către multiple sisteme gazda. Magistrala I2C are doar doua linii de semnal bidirectional.

SCL – Serial Clock Line (linie de ceas seriala) și Serial Clock Line (SCL).

SDA – Serial Data Line (ro: linie de date seriala)

Potențiometrul albastru de pe magistrală I2C LCD 1602 este folosit la ajustarea iluminării din spate pentru a facilita afișarea pe I2C LCD1602

Fig.. Model conectare al ecranului LCD la o placă de dezvoltare

In figura.. este prezentat modul de conexiune al ecranului LCD cu adaptorul la o placa de dezvoltare cu microcontroller

Acest tip de ecran LCD este utilizat în proiecte ce nu necesită mulți pini disponibili de la microcontroller deoarece utilizează acest adaptor I2C care nu are nevoie decât de 2 conexiuni (SDA și SCL) + conexiunea de masă. LCD-ul are contrast ajustabil, culoarea caracterelor este alba, iar backlight-ul albastru. Adresa de comandă a chip-ului pentru I2C poate fi văzută în fișa tehnică.

Specificații tehnice

4.4 Prezentarea programului și funcționarea acestuia

#include <Servo.h>

Servo myservo;

int y=0;

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);

const int place[]={13,12,11,10,9,8};

byte val[6];

const int in =7;

const int out =6;

int count=0;

int valin=0;

int valout=0;

int pos = 0;

int cnt;

void setup() {

Serial.begin(9600);

for(int i=0;i<=5;i++)

{pinMode(place[i], INPUT);}

pinMode(in, INPUT);

pinMode(out, INPUT);

myservo.attach(5);

lcd.begin(16, 2);

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print(" BUN VENIT");

myservo.write(0);

for (pos = 0; pos <= 40; pos += 1) {

myservo.write(pos);

delay(30);

}

delay(1000);

for (pos = 40; pos >= 0; pos -= 1) {

myservo.write(pos);

delay(30);

}

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

count=0;

}

void loop() {

//*******************************************************

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Disponibile:");

lcd.setCursor(0, 1);

for( y=0;y<=5;y++)

{

val[y]=digitalRead(place[y]);

if(val[y]==1){lcd.print(y+1);}

}

lcd.print(" ");

valin=digitalRead(in);

valout=digitalRead(out);

if(count>=6){count=6;myservo.write(0);delay(1000);myservo.detach();

lcd.setCursor(5, 1);

lcd.print(" PLIN");}

//********************************************************

if(valout==LOW){

for (pos = 0; pos <= 40; pos += 1) { myservo.write(pos);delay(30);}

while(valout==LOW){valout=digitalRead(out);}

count++;

if(count<7){ }

delay(1000);

for (pos = 40; pos >= 0; pos -= 1) { myservo.write(pos);delay(30);}

}

//********************************************************

if(valin ==LOW){

myservo.attach(5);

for (pos = 0; pos <= 40; pos += 1) { myservo.write(pos);delay(30);}

while(valin ==LOW){valin=digitalRead(in);}

count–;

if(count<=0){count=0;}

delay(1000);

for (pos = 40; pos >= 0; pos -= 1) { myservo.write(pos);delay(30);}

}

//********************************************************

lcd.setCursor(10, 1);

lcd.print(" cnt:");

lcd.print(count);

if(count>=6){lcd.setCursor(5, 1);lcd.print(" PLIN ");}

}