Schema bloc a întregului sistem LEGENDĂ – LINIE DE ALIMENTARE – LINIE DE SEMNAL BIDIRECȚIONAL – LINIE DE SEMNAL UNIDIRECȚIONAL Driverul pentru… [604011]

PROIECT DRONĂ "HELIOS ELAFRI"
PARTEA ELECTRONICĂ

Schema bloc a întregului sistem
LEGENDĂ
– LINIE DE ALIMENTARE
– LINIE DE SEMNAL BIDIRECȚIONAL
– LINIE DE SEMNAL UNIDIRECȚIONAL

Driverul pentru motoare trifazice
1. Capacită ile driverului ț
Driverul este dotat și cu un circuit care poate să ajusteze și să mențină constantă tura ia ț
rotorului motorului. Acest lucru oferă un mare avantaj deoarece nu sunt necesare circuite
complexe de comandă. Driverul se poate folosi la o gamă larga de motoare trifazate dotate cu
senzori cu efect Hall. Curen ii pe fază pot ajunge la valori de până la 3 amperi fără probleme, ț
deci puterea maximă poate ajunge la 3*9*3=81W, la o tensiune de alimentare de 9V.
Eficien a circuitului este foarte mare din cauză că lucrează în regim de comuta ie. De asemenea, ț ț
el poate schimba sensul de rota ie al rotorului i poate raporta dacă bobinele motorului sunt ț ș
supraîncălzite, folosindu-se un termistor cu coeficient pozitiv de temperatură montat pe stator.
2. Caracteristici generale ale driverului:
Intrări:
– MASĂ și +12V ( se conectează la o sursă de tensiune constantă cu tensiunea cuprinsă în
intervalul [ 5V – 14V ];
-ALARMĂ( la supraîncălzirea bobinelor, tensiunea de pe acest pin va fi aproape de tensiunea de
alimentare);
– tura ie (având o varia ie a tensiunii intre 0 i 5 volți pe această intrare, tura ia motorului se ț ț ș ț
modifică direct propor ional); ț
-SENS(sensul de rotație < 0 volți – sens orar > < 5 volți – sens trigonometric>);
-T+(intrarea pentru termistorul cu coeficient pozitiv de temperatură);
-HA- i HA+( se conectează la ie irile senzorului Hall pentru faza A); ș ș
-HB- i HB+( se conectează la ie irile senzorului Hall pentru faza B); ș ș
-HC- i HC+( se conectează la ie irile senzorului Hall pentru faza C); ș ș
Ieșiri:
– H+ i H- ( ieșiri de curent limitat pentru alimentarea senzorilor Hall); ș
– +12V ( se conectează la punctul comun al bobinelor conectate în montaj stea).

Cablajul driveruluiSCHEMA BLOC A DRIVERULUI PENTRU MOTOARE
TRIFAZICE

3. Circuitul de intrare-ie ire al driverului ș
Acest circuit asigură o interfa ă optimă i sigură cu un sistem de comandă, fie el analogic, ț ș
fie el digital. Siguran a este asigurată de rezistoarele R2 i R17(afi at în circuitul pentru ț ș ș
schimbarea sensului de rota ie. Rezistorul R1 are rolul de a seta o referin ă a intrării pentru ț ț
controlul tura iei. Dacă acest rezistor nu ar exista i firul de legătură dintre borna de tura ie i ț ș ț ș
microcontroller s-ar întrerupe, tura ia ar fi maximă. Cu alte cuvinte, rezistorul R1 este montat ț
pentru o siguran ă sporită. ț
Tranzistorul Q1 are rolul de a opri motorul în caz de supraîncălzire, scurtcircuitând practic
semnalul de comandă pentru tura ie. Curentul prin colector este limitat de rezistorul R2 iar pe ț
bază de rezistorul R3. Baza are o referin ă la masă prin rezistorul R4 pentru desensibilizare. ț

Schema circuitului:
Condensatoarele C1,C2,C3 au rolul de a filtra ondula iile de tensiune (ripple-ul) produse ț
de comutarea fazelor motorului trifazat.
4. Circuitul pentru amplificarea tensiunilor Hall

Din cauză că tensiunile electromotoare generate prin efect Hall sunt foarte mici (câtiva
milivol i), acestea nu sunt capabile să comande direct tranzistoare de putere. Pentru a rezolva ț
această problemă, eu am optat la utilizarea amplificatoarelor opera ionale. Amplificarea în ț
tensiune în buclă deschisă a acestor amplificatoare este foarte mare (100dB tipic). Din acest
motiv, chiar i o varia ie de un milivolt la intrare produce o satura ie a etajului de ie ire a ș ț ț ș
amplificatorului operational. Satura ia etajului de ie ire nu are un efect dăunător amplificatorului. ț ș
Acest lucru permite comanda tranzistorilor de putere i detectarea tura iei prin transformarea ș ț
frecven ei in tensiune. Ca amplificatore opera ionale am utilizat LM324N. Acest circuit integrat ț ț
con ine patru amplificatoare opera ionale cu caracteristici bune pentru această aplica ie.ț ț ț
Rezistorul R5 i C4 formează un filtru care reduce amplitudinea ripple-ului de pe ramura ș
de alimentare, asigurând o func ionare optimă a circuitului integrat. ț

Schema circuitului:
5. Circuitul pentru reglarea i stabilizarea tura iei ș ț

Tura ia unui astfel de motor se poate regla prin reglarea tensiunii de alimentare respectivț
a curen ilor pe fazele motorului. Acest lucru poate fi realizat fie prin modificarea rezisten ei ț ț
dintre drena i sursa unor tranzistoare cu efect de câmp cu poartă izolată (M.O.S.F.E.T. – Metal ș
Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) fie prin modificarea timpului echivalent de
alimentare a bobinelor. Acest timp este definit ca fiind raportul dintre timpul în care tranzistorul

conduce curentul i perioada frecven ei de comuta ie i poartă denumirea de factor de umplere. ș ț ț ș
Prin metoda reglării factorului de umplere eficien a teoretică este de 100%. În realitate se ating ț
eficiente medii de 85% – 95%. Semnalul cu impulsuri modulate (P.W.M.-Pulse Width
Modulation) este ob inut în mod natural datorită frecven ei de lucru a bobinelor i a configura iei ț ț ș ț
de buclă inchisă capacitivă.
Circuitul are la bază un comparator de tensiuni realizat cu LM324N. Acesta compară o
tensiune de referin ă (tensiunea de pe pinul de tura ie) cu o tensiune primită de la circuitul de ț ț
conversie frecven ă – tensiune. Initial, atunci când se dore te pornirea motorului i se aplică o ț ș ș
tensiune pe intrarea de tura ie (ex.: 2,5V) tura ia este zero. Deoarece tensiunea de pe intrarea ț ț
inversoare (pinul 9) este mai mare decât cea de pe intrarea neinversoare (pinul 10), tensiunea de
pe pinul de iesire (pinul 8) va fi de zero vol i în raport cu masa. Tranzistorul Q3 care are rolul de ț
a inhiba tensiunile aplicate pe por ile M.O.S.F.E.T-urilor de comandă nu conduce curentul. Cu ț
alte cuvinte, factorul de umplere este de 100% i motorul demarează. Atunci când ura ia ș ț
motorului creste, cre te i tensiunea de ie ire a convertorului frecven ă-tensiune. Când această ș ș ș ț
tensiune ajunge să fie mai mare decât tensiunea de referin ă, ie irea comparatorului va avea un ț ș
poten ial apropiat de cel al ramurii de alimentare, tranzistorul Q3 va fi saturat i tensiunile ț ș
aplicate pe por ile M.O.S.F.E.T.-urilor vor fi anulate. În acest fel, tura ia se stabilizează automat ț ț ,
corec ia realizându-se în buclă închisă. ț
Schema circuitului:
Circuitul convertor frecven ă-tensiune este format din rezistorul R6 care asigură o ț
limitare a curentului pe intrare i totodată o impedan ă minimă de intrare de 2,2KOhmi. Această ș ț
impedan ă este necesară pentru a asigura func ionarea corectă a amplificatorului opera ional ț ț ț
conectat la convertor. Componentele C5 i R7 formează un filtru pasiv de tip trece-sus. ș Motivul
pentru care s-a ales o valoare atât de mică pentru condensatorul C5 este dat de tipul semnalului
de intrare care este unul dreptunghiular. Dioda D1 i condensatorul C6 alcătuiesc un circuit de ș
redresare i filtrare. Rezistorul R9 descarcă condensatorul C6. Fără acest rezistor, condensatorul ș
ar rămâne încărcat iar comparatorul U1 ar " crede" că tura ia este la o anumită valoare sau la ț
valoare maximă chiar dacă aceasta ar fi zero. Rezistorul R8 are i el un rol foarte important. ș
Atunci când se dore te oprirea motorului (tura ie zero) se setează tensiunea de referin ă la zero ș ț ț
(în raport cu masa). În acest caz, tensiunea dată de circuitul convertor va fi zero. Cum ambele

tensiuni (cea de referin ă i cea de la convertor) ar fi egale, tensiunea de la ie irea comparatorului ț ș ș
ar fi aproximativ egală cu 1/2 din tensiunea de alimentare (suficient cât să se ac ioneze ț
tranzistorii care comandă bobinele. Rezistorul R8 are rolul de a ridica putin tensiunea de pe
ie irea circuitului convertor. Aceasta va fi pozitivă chiar dacă tura ia este zero. Cu alte cuvinte, seș ț
poate asigura oprirea motorului în siguran ă deoarece la valoarea zero a tensiunii de referin ă ț ț
tensiunea de pe pinul 10 al comparatorului va fi mai mare decât tensiunea de pe pinul 9.
Comparatorul va da o tensiune pozitivă care duce la inhibarea tensiunilor de pe por ile ț
tranzistoarelor de comandă.

6. Circuitul pentru prealarmare i protec ie la supraîncălzire ș ț
Piesa principală a acestui circuit este tranzistorul Q2 care este un tranzistor bipolar PNP.
Un termistor cu coeficient pozitiv de temperatură de aproximativ 50 de ohmi la 25 de grade
Celsius este conectat prin R10 la baza tranzistorului Q2. În mod normal (la rece) termistorul,
rezistorul R10 i rezistorul R11 formează un divizor de tensiune care dă o tensiune de 11.5V. ș
După cum se obsrevă, tensiunea pe baza tranzistorului Q2 este 12V-11.5V=0.5V. Tensiunea fiind
sub tensiunea de satura ie a tranzistorului bipolar cu siliciu (0.7 vol i) tensiunea de alarmă este ț ț
apropiată de zero (în raport cu masa).
Schema circuitului:
Rezistorul R12 are rolul de a men ine tensiunea de alarmă la zero actnci când tranzistorul ț
Q2 nu conduce.
Simulare în Proteus ISIS la 25 de grade Celsius:

Pe măsură ce temperatura cre te, rezisten a electrică a termistorului cre te. Atunci când ș ț ș
temperatura ajunge la valoarea de 90 de grade Celsius, tensiunea dintre baza i emitorul ș
tranzistorului Q2 se apropie de 0.7V. Tranzistorul incepe să conducă curentul iar tensiunea de
alarmă cre te la aproximativ 5V. Această tensiune este una de prealarmare care poate fi detectată ș
de un microcontroller care poate lua anumite decizii.
Simulare în Proteus ISIS la 90 de grade Celsius:
Dacă nu se ia nicio decizie i motorul continuă se încălzească i mai mult, tensiunea cre te ș ș ș
si mai mult ducând la saturarea tranzistorului Q1 (circuitul de intrare-ie ire al driverului) care în ș
final opre te motorul. ș
Simulare în Proteus ISIS la 104 grade Celsius:

7. Circuitul pentru schimbarea sensului de rota ie al rotorului motorului ț
Din cauză că acest motor folose te senzori Hall elementari, curentul prin ei poare fi ș
inversat fără nicio problemă. Dacă se inversează curentul prin ace ti senzori se inversează si ș
tensiunile Hall produse de ei. Polul nord va fi detectat ca fiind polul sud sau vice-versa i sensul ș
de rota ie al rotorului se va inversa. ț
Schema circuitului:
Cu acest circuit foarte simplu se pot inversa curen ii prin senzorii Hall. În primul caz, ț
atunci când se dore te un sens de rota ie orar, nu se aplică niciun semnal pe pinul de sens. În altă ș ț
ordine de idei, rezistorul R17 i tranzistorul Q7 sunt de prisos. Mai rămân doar patru piese (R18, ș

R20, R19 i Q8). Prin rezistorul R18 i Q8 se alimentează senzorii Hall deoarece tranzistorul Q8 ș ș
este saturat din cauza curentului prin bază, limitat de rezistoarele R19 i R18. În al doilea caz, ș
atunci când se dore te un sens de rota ie trigonometric, se aplică un semnal de 5 Volti pe pinul de ș ț
sens. În acest caz, tranzistorul Q7 este saturat, curentul pe bază fiind limitat de rezistorul R17.
Tranzistorul Q7 fiind saturat, tensiunea de pe baza tranzistorului Q8 este apropiată de zero vol i. ț
În acest caz, tranzistorul Q8 i rezistorul R19 sunt de prisos. Senzorii Hall se alimentează prin ș
tranzistorul Q7 i rezistorul R20. ș
8. Circuitul pentru comanda bobinelor motorului
Pentru a comanda bobinele motorului trifazat am decis să utilizez tranzistori cu efect de
câmp cu poartă izolată. Ace ti tranzistori au o rezisten ă de satura ie foarte mică i o impedan ă ș ț ț ș ț
de intrare foarte mare. Aceste două mari avantaje duc la o eficien ă sporită a driverului i la ț ș
simplificarea circuitului de comandă pentru tranzistori. Tranzistorii sunt comanda i direct de ț
amplificatoarele opera ionale. Rezistoarele R14, R15 i R16 sunt necesare pentru a limita ț ș
curentul pe ie irile amplificatoarelor opera ionale atunci când tranzistorul Q3 este saturat. ș ț
Diodele D2, D4 i D6 sunt utilizate pentru a simplifica circuitul de inhibare a tensiunilor de ș
comandă pentru tranzistori. Fără diode ar fi fost necesari trei tranzistori bipolari NPN. Diodele
asigura trecerea curentului doar intr-un singur sens (dacă ele ar fi scurtcircuitate, to i tranzistorii ț
de comandă pentru bobine ar fi satura i sau bloca i). Diodele D3, D5, D7 au rolul de a prelua ț ț
tensiunile generate de bobine prin fenomenul de autoinduc ie. Desigur că M.O.S.F.E.T.-urile ț
utilizate (IRF634N) au diode de substrat. Eu am optat pentru utilizarea de diode externe pentru a
reduce puterea disipată în interiorul M.O.S.F.E.T.- urilor.
Schema circuitului:

9. Schema completă a circuitului

Driverul pentru motorul pas cu pas pentru rotirea ansamblului gimbal-
cameră
1. Capacită ile driverului ț

Driverul este dotat și cu un circuit care poate să ajusteze și să mențină constant curentul pe
fazale motorului. Cu ajutorul circuitului de curent constant, utilizatorul poate să ajusteze cu
precizie atât curentul cât și tensiunea pe fazele motorului pe care îl deține. Cu alte cuvinte, acest
driver este cât se poate de fiabil și se poate adapta la o gama largă de motoare pas cu pas
unipolare. Este de menționat faptul că driverul folosește cea mai nouă tehnologie de comutare a
fazelor. Cele două circuite (de comutare și cel de ajustare și stabilizare pentru curent) au fost
realizate cu tranzistori cu efect de câmp de înaltă performanță care au o rezistență de saturație de
ordinul miliohmilor. Dacă sursa de curent constant este folosită în modul "curent maxim",
driverul este capabil să comande motoare mult mai puternice, având un randament mai mare de
95%, depinzând de tranzistorii utilizați, rezistorul de "simț" din stabilizatorul de curent cât și de
sarcina aplicată.
Dacă sursa de curent constant este folosită în modul normal, driverul este capabil să
comande motoare de puteri mai mici, sub 1 amper pe fază, având un randament mult mai scăzut
dar comanda motoarelor pas cu pas în modul "curent constant" ajută la un cuplu mai mare și mult
mai stabilizat deoarece impedanța bobinelor motorului variază cu frecvența.
2. Caracteristici generale ale driverului:
Intrări:
– + și – ( se conectează la o sursă de tensiune constantă cu tensiunea cuprinsă în intervalul [ 7.5V
– 24V ];
-ref ( referință – masa circuitului);
– pas (la fiecare impuls de 5 volți primit, motorul execută câte un pas);
-dir (sensul de rotație < 0 volți – sens orar > < 5 volți – sens trigonometric>);
-ena ( cuplează și decuplează motorul de la driver < 0 volți – decuplat > < 5 volți – cuplat>);
-faza ( modul de control < 0 volți – secvență dublă > < 5 volți – secvență simplă >).
Ieșiri:
– +5V max. 100mA ( ieșire de tensiune constanta de 5 volți);
– M.P.P. ( ieșire cu 5 fire pentru motoare pas cu pas unipolare). Interacțiunea cu utilizatorul:
– LED +5V OK (acest LED se aprinde dacă stabilizatorul de tensiune de 5 volți funcționează);
– LED LIMITĂ (acest LED se aprinde dacă valoarea amperajului dorit pe faze este mai mare sau
egală cu valoarea amperajului maxim care poate fi obținut cu sursa de tensiune curentă și cu
sarcina curentă (M.P.P.) de exemplu, ledul se aprinde dacă nu se conectează motorul pe placă,
rezistența de sarcină tinzând spre infinit;

– reglaj curent pe faza ( cu ajutorul semireglabilului multitură de pe placă, utilizatorul poate regla
cu precizie curentul pe fazele motorului (dacă șurubul semireglabilului multitură este rotit în sens
orar, curentul pe faze crește);
– reglaj prag limită ( cu ajutorul altui semireglabil de pe placă, utilizatorul poate regla ledul de
limită în așa fel încât să se aprindă atunci când rezistența de sarcină depășește o anumită valoare.
– LED-uri pe faze (utile pentru indicarea fazelor active, a sensului de rotație, a modului de
acționare și a stării motorului ).

Cablajul driveruluiSCHEMA BLOC A DRIVERULUI PENTRU MOTOARE
PAS-CU-PAS

3. Circuitul de alimentare al driverului
Din cauză că acest driver folosește circuite integrate digitale care funcționează cu valori
ale tensiunilor cuprinse între 0 și 5 volți, a fost nevoie de un circuit care să poată fi alimentat la o
gama largă de tensiuni și să fie capabil să producă o tensiune de ieșire stabilizată de 5 volți.
Linia de 5 volți a fost folosită în același timp la multe alte subcircuite de comandă cât și la
circuitul de curent constant care avea nevoie de o tensiune de referință.
Schema circuitului:

Piesa principală a acestui circuit este circuitul integrat LM7805.
Acest integrat este de fapt un stabilizator de tensiune liniar, capabil să suporte curenți de peste un
amper dacă este răcit corespunzător.
Restul pieselor au doar rol de protecție (R1,R33 și D1) iar celelalte au rolul de a filtra
zgomotele generate atât în afara circuitului cât și în interiorul lui. Totodată, condensatorii sunt
recomandați pentru a asigura funcționarea optimă a circiutului integrat LM7805.

4. Circuitul de condiționare pentru semnalele de control

Din cauză că trăim într-o lume a electronicii, de multe ori se întâmplă ca unele sisteme să
interfereze cu altele, producând diverse probleme.
Pentru a rezolva aceste probleme, am optat la proiectarea unui circuit care să condiționeze
semnalele de control în așa fel încât efectul interferențelor să fie cât mai mult redus cu putință.
Totodată, acest circuit mai este dotat și cu rezistente pe fiecare intrare, limitând orice curent
periculos care în cel mai rău caz ar putea veni fie dinspre driver, fie spre driver.
Schema circuitului:
Partea principal ă a acestui circuit este circuitul integrat CD4069 sau echivalentul
CD40106.
Acest integrat este de fapt un inversor, conținând 6 porți inversoare (NOT). Nu este totuși
un simplu inversor, el este de fapt un Schmitt-Trigger (comparator cu histerezis) care acționează
ca un buffer pentru semnalele digitale. În același timp, inversorul cuprins între pinii 9 și 8 face
parte din circuitul de schimbare al sensului de rotație al rotorului motorului.
5. Circuitul de generare a secvenței de control
Acest circuit folosește un circuit integrat digital flip-flop de tip D, dublu
(DM74LS74AN). Fiecare flip-flop este asemenea unei memorii RAM de un bit.
Funcționarea unui flip-flop de tip D este foarte simplă. După cum se poate vedea și în
schemă, fiecare circuit are două intrări principale (D și CLK) și două ieșiri complementare (Q
și /Q). Celelalte două intrări (/CLR și /PRE) sunt utilizate pentru resetarea și setarea circuitului și
nu sunt utilizate în circuit, ele fiind conectate direct la linia de 5 volți pentru a asigura
funcționarea normală a circuitului digital. Un flip-flop de tip D are rolul de a actualiza ieșirea Q
cu valoarea logică a semnalului prezent pe intrarea D (data) și de a o memora.
Acest lucru se întâmplă doar atunci când intrarea CLK (ceas) primește un impuls de 5V.
Cu alte cuvinte, dacă pe pinul de intrare D se află o tensiune de 5 volți (TRUE) și apoi, pe pinul

CLK este transmis un impuls de 5 volți, ieșirea Q va trece instantaneu în starea 5V (TRUE).
Dacă pe pinul de intrare D se află o tensiune de 0 volți (FALSE) și apoi, pe pinul CLK este
transmis un impuls de 5 volți, ieșirea Q va trece instantaneu în starea 0V (FALSE). Cealaltă
ieșire (/Q) este inversa ieșirii (Q). Atunci când pe ieșirea Q a circuitului se află o tensiune de 5
volți, pe ieșirea /Q valoarea tensiunii va fi de 0 volți. Atunci când pe ieșirea Q a circuitului se
află o tensiune de 0 volți, pe ieșirea /Q valoarea tensiunii va fi de 5 volți.
Pentru a genera o secvență ciclică de tipul AB-BC-CD-AD-AB-BC-CD-AD s.a.m.d, două
circuite flip-flop sunt conectate în așa fel încât semnalul digital să fie transmis de la un circuit la
altul.
Schema circuitului:
Funcționarea circuitului
După cum se poate vedea în acest circuit, intrarea D a primului flip-flop este conectată la
ieșirea /Q a celui de-al doilea flip-flop; intrarea D a celui de-al doilea flip-flop este conectată la
ieșirea Q a primului flip-flop. Pinii de ceas (CLK) sunt conectați împreună iar cele două circuite
flip-flop sunt sincronizate. Inițial, ieșirile Q ,Q' au starea de 0 volți. Ieșirile de faze sunt (0011).
În acest caz, primul flip-flop are la intrarea D 5 volți iar al doilea 0 volți. La primirea unui impuls
de 5V pe intrarea de PAS, ieșirea Q a primului flip-flop va trece în starea de 5 volți iar ieșirea Q
al celui de-al doilea va trece în starea de 0 volți. Ieșirile de faze vor deveni (1001). În acest caz,
ambele flip-flop-uri au la intrarea D 5 volți. La primirea altui impuls de 5V pe intrarea de PAS,
ieșirea Q a ambelor flip-flop-uri va trece în starea de 5 volți. Ieșirile de faze vor deveni (1100). În
acest caz, primul flip-flop are la intrarea D 0 volți iar al doilea 5 volți. La primirea altui impuls
de 5V pe intrarea de PAS, ieșirea Q a primului flip-flop va trece în starea de 0 volți iar ieșirea Q
al celui de-al doilea va trece în starea de 5 volți. Ieșirile de faze vor deveni (0110).
În acest caz, ambele flip-flop-uri au la intrarea D 0 volți. La primirea unui impuls de 5V pe
intrarea de PAS, ieșirea Q a ambelor flip-flop-uri va trece în starea de 0 volți. Ieșirile de faze vor
deveni (0011). Cazul inițial coincide cu cel final iar secvența se repetă (pentru rotirea axului
rotorului într-un singur sens).

6. Circuitul pentru schimbarea sensului de rotație al rotorului motorului

Pentru a schimba sensul de rotație se fac următoarele conexiuni: 1) intrarea D a primului
flip-flop este conectată la ieșirea /Q a celui de-al doilea flip-flop; intrarea D a celui de-al doilea
flip-flop este conectată la ieșirea Q a primului flip-flop pentru a roti rotorul motorului într-un
sens iar 2) intrarea D a primului flip-flop este conectată la ieșirea Q a celui de-al doilea flip-flop;
intrarea D a celui de-al doilea flip-flop este conectată la ieșirea /Q a primului flip-flop pentru a
roti rotorul motorului în sens contrar.
Pentru a schimba aceste conexiuni, am utilizat circuitul integrat HCF4066. Acest circuit
integrat conține patru întrerupătoare analogice bidirectionale (quad bilateral switch).
Fiecare întrerupător analogic poate fi comandat prin tensiuni de valori logice (0V, 5V).
Aceste întrerupătoare pot comuta atât semnale analogice cât și semnale digitale. Pe lângă acest
integrat, am mai utilizat și o poartă inversoare din circuitul integrat CD40106. Întrerupătoarele
sunt folosite două câte două, într-o configurație de multiplexor dublu. Acesta necesită două
semnale logice de control (5V-0V sau 0V-5V).
Schema circuitului:
După cum se observă în schemă, intrarea D a fiecărui flip-flop este conectată la câte două
întrerupătoare. În cazul primului flip-flop, intrarea D este conectată la ieșirea Q a celui de-al
doilea flip-flop dacă pe pinul 6 de la integratul 4066 se află o tensiune de 5 volți și la ieșirea /Q a
celui de-al doilea flip-flop dacă pe pinul 12 de la integratul 4066 se află o tensiune de 5 volți.
În cazul celui de-al doilea flip-flop, intrarea D este conectată la ieșirea /Q a primului flip-
flop dacă pe pinul 5 de la integratul 4066 se află o tensiune de 5 volți și la ieșirea Q a primului
flip-flop dacă pe pinul 13 de la integratul 4066 se află o tensiune de 5 volți.
Se mai poate observa că pinii 5 și 6 de la integratul 4066 sunt conectați împreună la
ieșirea primului inversor (CD4069 / CD40106). Totodată, pinii 12 și 13 de la integratul 4066 sunt
conectați împreună la ieșirea celui de-al doilea inversor (CD4069 / CD40106).
Circuitul funcționează fără probleme, fără să se piardă pași dacă se schimbă sensul de
rotație.

7. Circuitul pentru secvență dublă/simplă și de comandă de putere cu
M.O.S.F.E.T-uri
Schema circuitului:
Acest circuit are două roluri:
– de a schimba modul secvenței de control (secvență dublă/secvență simplă);
– de a comuta cele patru faze ale motorului pas cu pas unipolar.
Partea din stânga se ocupă cu schimbarea modului de control iar cea din dreapta se ocupă
cu comutarea fazelor.
Punctele de conexiune A,B,C și D de la circuitul pentru schimbarea modului de control
sunt conectate la ieșirile flip-flop-urilor (Q1,Q2,/Q1,/Q2). Rezistoarele R11,R14,R16,R18 sunt
ulilizate pentru a limita curentul prin LED-uri și pentru a proteja ieșirile flip-flop-urilor atunci
când este ulilizat modul secvență simplă. Rezistoarele R12,R13,R15,R17 sunt utilizate pentru
limitarea curentului pe bazele tranzistoarelor bipolare NPN și anume: Q1,Q2,Q3,Q4.
Tranzistoarele sunt comandate în așa fel încât să lase o singură faza pornită (modul secvență
simplă). Ele funcționează pe principiul șuntului. Când un tranzistor primește curent pe baza,
rezistența dintre colector și emitor scade foarte mult, scurtcircuitând practic LED-ul conectat în
paralel cu tranzistorul. Fiecare tranzistor este comandat de o faza vecină (tranzistorul care
scurtcircuitează LED-ul de pe faza A este comandat de faza B; tranzistorul care scurtcircuitează
LED-ul de pe faza B este comandat de faza C și așa mai departe). Folosind această configurație,
nu va exista posibilitatea ca două faze să fie pornite în același timp.
Emitoarele tranzistoarelor bipolare NPN sunt conectate împreună la drena unui
M.O.S.F.E.T de canal N, sursa acestuia fiind conectată la masă. Pentru a activa modul secvență
simplă, M.O.S.F.E.T-ul Q11 este saturat și din cauza rezistenței de saturație foarte mică,
emitoarele tranzistorilor sunt practic conectate la masa circuitului, tranzistoarele devenind active.
Pentru a activa modul secvență dublă, M.O.S.F.E.T-ul Q11 este ținut în regiunea de blocare
(rezistența dintre drenă și sursă tinde spre infinit). Cu alte cuvinte, emitoarele tranzistoarelor

bipolare NPN sunt deconectate de la masa circuitului. Tranzistorii devin inactivi și în acest caz,
modul de control este de secvență dublă.
Stagiul de putere cu M.O.S.F.E.T- uri este circuitul din dreapta. Un M.O.S.F.E.T (Metal
Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) este un tranzistor folosit în multe aplicații
(computere, convertoare de tensiune, amplificatoare, comutatoare etc.). Dacă acest tranzistor este
unul de putere, rezistența lui de saturație poate avea valori de ordinul miliohmilor iar puterea
disipată pe un astfel de tranzistor este atât de mică încât nici nu mai este nevoie de montarea unui
radiator. Tranzistorii de înalta performanță Q5,Q6,Q7,Q8 comută fazele motorului pas cu pas în
mod direct. Porțile acestor tranzistori sunt conectate la pinii de + ai LED-urilor comandate de
circuitele digitale flip-flop. Din cauză că acești tranzistori sunt foarte performanți, o tensiune de
aproape 3 volți (tensiunea de deschidere a ledurilor albe care indică fazele active) este peste
tensiunea de saturație a tranzistorilor de putere. Patru diode de protecție (D7,D8,D9,D10) sunt
utilizate pentru a anula tensiunile înalte care se generează la decuplarea bobinelor motorului
datorită autoinducției.
8. Circuitul sursei de curent constant
Pentru a menține curentul constant prin bobinele motorului, a fost nevoie de un circuit care
să ajusteze automat rezistența internă a unui M.O.S.F.E.T. Circuitul mai are și rolul de a decupla
motorul de la driver.
Schema circuitului:

Pentru a se analiza curentul pe faze s-a folosit un rezistor de "simț".
Cum tensiunea pe un rezistor este egală cu rezistența rezistorului înmulțită cu intensitatea
curentului ce-l străbate, la o intensitate mai mare a curentului, tensiunea la bornele rezistorului va
fi mai mare.
Funcționarea circuitului este următoarea: la alimentarea circuitului, fără sarcină, tensiunea
pe rezistorul de "simt" (R20) va fi aproape 0 și M.O.S.F.E.T.-urile (Q9 și Q14) vor fi saturate
(LED-ul de limită se va aprinde). Îndată ce se conectează o sarcina (un M.P.P), va apărea un
curent pe rezistorul de "simț" (R20) și totodată o tensiune la bornele acestuia. Un semireglabil
multitură este conectat între sursa tranzistorului de putere Q9 care este conectată la rezistorul
R20 și linia de tensiune stabilizată de 5 volți. Pinul central (contactul alunecător) al
semireglabilului este conectat la poarta tranzistorului Q14. Când curentul crește, tensiunea pe
poarta tranzistorului Q9 scade în raport cu linia de 5 volți iar tensiunea pe pinul central al
semireglabilului scade și ea (în raport cu linia de 5 volți). În final, tranzistorul Q14 iese din
regiunea de saturație și intră în regiunea ohmică. Ca o consecință, tranzistorul Q9 va intra și el în
regiunea ohmică iar curentul prin rezistorul de "simț" se va stabiliza. Dacă sarcina își modifică

rezistența, circuitul reacționează imediat deoarece, îndată ce intensitatea scade brusc prin
rezistorul R20, tensiunea la pinul central al semireglabilului crește la fel de repede, tranzistorul
Q14 conduce mai bine curentul iar tranzistorul Q9 de asemenea. În final, circuitul se adaptează
instantaneu la schimbarea valorii sarcinii. Cu alte cuvinte, M.O.S.F.E.T.-ul Q9 este activat dacă
pe poarta lui, tensiunea este mai mică decât tensiunea pe sursă. Pentru a se asigura acest lucru,
tranzistorul Q14 este conectat, printr-un rezistor de protecție (R19) între poarta tranzistorului Q9
și linia de 5 volți. Tranzistorul Q14 este comandat pe principiul de feed-back menționat mai sus.
Rezistorul R21 conectat între poarta tranzistorului Q9 și sursa acestuia are rolul de a descarca
sarcina de pe poarta M.O.S.F.E.T.-ului Q9. Fără acest rezistor, tranzistorul ar rămâne saturat (ar
deveni incontrolabil). Un alt subcircuit analizează tensiunea la drena M.O.S.F.E.T.-ului Q14 iar
dacă această este prea mică, subcircuitul aprinde un LED de "limită" care semnalează că valoarea
rezistenței sarcinii de ieșire este prea mare sau tinde spre infinit. Cu acest indicator LED,
utilizatorul poate verifica foarte ușor dacă motorul pas cu pas unipolar este corect conectat la
driver și dacă toate fazele sunt conectate. Funcția enable/disable este îndeplinită de tranzistorul
bipolar PNP (Q10) care, atunci când este saturat, orice diferență de potențial dintre sursa și
poarta M.O.S.F.E.T.-ului Q9 va fi anulată. În final, motorul va fi deconectat de la driver (modul
disable). Q10 este comandat de Q15 care este comandat de U2.
9. Schema completă a circuitului

Circuitul pentru managementul puterii
1. Capacită ile circuitului ț
Din cauză că drona este proiectată să stea în aer mult timp, am optat la utilizarea de
panouri fotovoltaice. Aceste panouri au rolul de a alimenta drona pe timp de zi i în acela i timp ș ș
de a încărca acumulatorul dronei pentru a avea energie electrică i pe timp de noapte. Toate ș
aceste lucruri nu pot fi facute foarte simplu. Sunt necesare circuite electronice specializate care
să decidă automat ce să facă atât pe timp de zi cât i pe timp de noapte. Circuitul mai are i un ș ș
subcircuit care este capabil să ofere la ie ire o tensiune diferen ială stabilizată. Circuitele de ș ț
conversie a puterii în curent continuu pot func iona atât în regim liniar cât i în regim de ț ș
comuta ie. Din cauză ca drona noastră utilizează acumulator pe timp de noapte este foarte ț
important ca aceste circuite de conversie a puterii să fie cât mai eficiente din punct de vedere
energetic. Din acest motiv am ales varianta de conversie în comuta ie chiar dacă este mai ț
complicată. Pe măsură ce eficien a este mai mare puterea disipată este mai mică i nu sunt ț ș
necesare radiatoare mari pentru disiparea căldurii. În concluzie, gabaritul i greutatea acestor ș
circuite sunt mult mai reduse.
2. Caracteristici generale ale circuitului
Intrare-iesire
– acumulator ( se conectează la acumulator de tip Lithium-Ion de 11.1V i 2000mAh);Intrări: ș
Intrări:
– panou fotovoltaic ( se conectează la un panou fotovoltaic de 21W, 15.6V, 1,35A);
– ON/STANDBY( se conectează la controller-ul principal al dronei pentru func ia de standby ț
< 0 volți – standby > < 5 volți – pornit>);
Ie iri:ș
– CURENT BAT.(se conectează la controller-ul principal al dronei pentru diferite func ii de ț
baterie (timpul rămas, puterea consumată de dronă, detectare de supracurent etc.); ie irea este de ș
tensiune i are un volt/amper ex.:la 0,5A–-I-0.5V; ș
– PAN.S./BAT.(se conectează la controller-ul principal al dronei pentru a da posibilitatea
utilizatorilor de a putea afla starea curentă a circuitului de management al puterii < 0 volți – pe
panou fotovoltaic > < 5 volți – pe baterie>);
– INCARCARE(se conectează la controllerul principal al dronei pentru a da posibilitatea
utilizatorilor de a putea afla dacă acumulatorul se încarcă sau nu < 0 volți – acumulatorul se
încarcă > < 5 volți – acumulatorul nu se încarcă >);
– T.PAN. SOL.(se conectează la controller-ul principal al dronei pentru ca utilizatorii să analizeze
performan a panoului fotovoltaic în func ie de condi iile de vreme); ie irea este de tensiune i are ț ț ț ș ș
raportul de divizare de 1/10 ex.:la 15V ai panoului fotovoltaic –-1,5V la ie ire; ș
– T.BATERIE (conectează la controllerul principal al dronei pentru diferite func ii de baterie ț
(timpul rămas, puterea consumată de dronă etc.); ie irea este de tensiune i are raportul de ș ș
divizare de 1/10 ex.:la 10V ai acumulatorului –-1V la ie ire; ș
– +5V STANDBY(se utilizează pentru alimentarea permanentă a controller-ului principal al
dronei); când se dore te o economisire a acumulatorului întregul sistem poate intra într-o stare de ș
repaus, fiind activ doar controller-ul);
– +9V,Masă,-9V(se conectează la toate circuitele pentru ac ionarea motoarelor, la circuitele de ț
telecomunica ie, la cameră, etc). ț

SCHEMA BLOC A CIRCUITULUI DE MANAGEMENT
AL PUTERII

3. Circuitul de intrare-ie ire pentru panoul fotovoltaic i acumulator ș ș
Se poate observa în acest circuit că există o intrare (a panoului fotovoltaic), o intrare-
ie ire (a acumulatorului) i o ie ire. Pe fiecare intrare există câte o siguran ă resetabilă (F1 i F2) ș ș ș ț ș
cu rol de protec ie la supracurent. Pe lângă acest lucru, intrările mai sunt dotate i cu rezistoare ț ș
de sim pentru detectarea curentului prin cele două surse de tensiune continuă. ț
M.O.S.F.E.T.-ul de canal P, Q2 este utilizat pentru cuplarea/decuplarea panoului
fotovoltaic. Rezistorul R3 are rol de protec ie i totodată formează împreună cu rezistorul R2 un ț ș
divizor de tensiune pentru a se reduce tensiunea de pe poarta M.O.S.F.E.T.-ului Q2. Rezistorul
R2 are rolul de a descărca sarcina acumulată pe poarta tranzistorului. Fără acest rezistor,
tranzistorul Q2 ar rămâne saturat.
M.O.S.F.E.T.-ul de canal P, Q3 este utilizat pentru cuplarea/decuplarea bateriei.
Rezistorul R8 are rol de protec ie i totodată formează împreună cu rezistorul R7 un divizor de ț ș
tensiune pentru a se reduce tensiunea de pe poarta M.O.S.F.E.T.-ului Q3. Rezistorul R7 are rolul
de a descărca sarcina acumulată pe poarta tranzistorului. Fără acest rezistor, tranzistorul Q3 ar
rămâne saturat.
Schema circuitului:
Tranzistorul Q1, dioda rapidă D2, bobina L1, condensatorii C1 i C2 formează un circuit ș
de conversie a puterii în comuta ie de tip buck. Acest circuit de înaltă eficien ă este utilizat ț ț
pentru controlul i stabilizarea curentului de încărcare pentru acumulator. ș M.O.S.F.E.T.-ul Q1
este comandat de un generator de impulsuri modulate în lă ime. Reglând factorul de umplere se ț
poate regla i curentul de încărcare. Dioda D1 asigură transferul într-un singur sens al curentului ș
de la panou la baterie. Dioda dublă D3 are rolul de a asigura sensul unic al curen ilor. Fără ț
această diodă, panoul fotovoltaic ar fi practic conectat în permanen ă la acumulator, ț
supraîncărcându-l până la distrugerea lui.

4. Circuitul pentru alimentarea subcircuitelor de comandă i control ș
Circuitele de comandă i control de precizie necesită surse de alimentare cu tensiuni ș
stabilizate, referin e de tensiune i de curent. Piesa principală a acestui circuit este circuitul ț ș
integrat specializat L7805 (LM7805). Acesta are o gamă largă a tensiunilor de alimentare i oferă ș
la ie ire o tensiune stabilizată de 5 vol i. Tensiunea de 5 vol i este utilizată pentru alimentarea ș ț ț
amplificatoarelor opera ionale, pentru alimentarea circuitelor de comandă pentru tranzistoarele ț
de putere i pentru o multitudine de referin e de tensiune. ș ț
Diodele D6 i D7 șasigura sensul unic al curen ilor i pentru selec ia automată a sursei de ț ș ț
tensiune. Tranzistorul Q6 este utilizat pentru func ia standby i este controlat de tranzistorul Q14 ț ș
care la rândul lui este controlat de controller-ul principal al dronei. Rezistoarele R15 i R64 sunt ș
utilizate în circuit pentru limitarea curentului pe bazele tramzistoarelor bipolare PNP respectiv
NPN. Rezistorul R65 este utilizat pentru desensibilizare i pentru a stabili o referin ă implicită la ș ț
masă.

Schema circuitului:
Rezistorul R16 este prezent în cadrul circuitului pentru a reduce puterea disipată pe
stabilizatorul de tensiune liniar U1 iar împreună cu consensatoarele C11 i C12 formează un ș
filtru trece-jos. Condensatoarele C13 i C14 au rolul de a îmbunătă i răspunsul integratului la ș ț
varia ii bru te a curen ilor prin circuit. Totodată, condensatorii C11, C12, C13 i C14 sunt ț ș ț ș
recomanda i de producătorii acestor circuite integrate stabilizatoare de tensiune liniare. ț

5. Circuitul pentru alimentarea permanentă a controller-ului principal al dronei
Acest circuit este asemănător cu circuitul predecesor. După cum se poate observa, în acest
circuit nu mai există tranzistor de comutare. Circuitul integrat U6 este alimentat în permanen ă. ț
Schema circuitului:

6. Circuitul pentru generarea de func ie periodică de tip din i de fierăstrău ț ț
Circuitele de conversie a puterii în comuta ie au nevoie de generatoare de impulsuri ț
modulate. O metodă de a genera un semnal dreptunghiular i de a varia factorul de umplere a ș
acestuia este de a utiliza un comparator de tensiuni analogice care să compare semnalul din i de ț
fierăstrău cu o tensiune continuă. Valoarea tensiunii continue poate varia între limitele
(superioară-inferioară) ale semnalului din i de fierăstrău. Prin modificarea tensiunii continue se ț
poate varia i factorul de umplere. Circuitul generator de rampă liniară periodică(din i de ș ț
fierăstrău) are ca piesă principală condensatorul C22. Pentru a se genera o rampă liniară
condensatorul trebuie să fie încărcat cu curent constant. Componentele electronice R56, R57,
Q11 i Q12 formează o sursă de curent constant. R56 serve te drept rezistor de sim pentru ș ș ț
detectarea curentului prin condensator. Condensatorul este incărcat prin tranzistorul bipolar PNP
Q12. Atunci când curentul atinge aproximativ 67 de micro amperi (I=U/R)
(0.67V/10000=0.000067A) tranzistorul Q11 intră în regiunea de satura ie i scade automat ț ș
conduc ia tranzistorului Q12. In acest fel, curentul se stabilizează automat. Pentru a genera o ț
func ie periodică se monitorizează tensiunea de la bornele condensatorului respectiv de pe pinul ț
4 al comparatorului i atunci când aceasta ajunge la valoarea de 3.32V comparatorul cu histerezis ș
(din stânga) implementat cu circuitul integrat LM339 î i schimbă starea (tensiunea de pe pinul 2 ș
ajunge la zero în raport cu masa). Al doilea comparator ac ionează ca un condi ionator de semnal ț ț
i scurtcircuitează practic condensatorul C22. Tensiunea de la bornele lui scade până când primulș
comparator revine în starea ini ială. Ciclul se repetă tot timpul, generându-se astfel o ț func ie ț
periodică de tip din i de fierăstrău ce urmează a fi utilizată de toate modulatoarele de impulsuri. ț
Schema circuitului:
Resistoarele R51 i R52 formează un divizor de tensiune de 1/2. Din cauza rezistorului ș
de feed-back pozitiv (histerezis) R53, tensiunea de referin ă este peste ț
2.5V. Rezistorul R54 are rol de rezistor de pull-up, fiind necesar deoarece aceste comparatoare
(LM339) nu pot da tensiune continuă. Acestea sunt cu ie iri cu colector deschis (pot doar să ș
consume curent). Rezistorul R58 are doar rol de protec ie, rezistorul R59 este utilizat pentru a ț
ridica tensiunea minimă de la bornele condensatorului C22. Dacă aceasta ar ajunge la zero
circuitele modulatoare nu ar func iona corect. țRezistorul R60 este utilizat atât pentru protec ie cât ț
i pentru a nu conecta direct intrările modulatoarelor de lă ime a impulsurilor la borneleș ț
condensatorului C22 (capacitatea echivalentă paralel ar fi mai mare i ar fi necesar un curent de ș

încărcare mai mare). Condensatorul C21 este utilizat pentru filtrarea zgomotului de pe ramura de
alimentare.
7. Circuitul pentru stabilizarea tensiunilor de ie ire ș
Componentele principale ale acestui circuit sunt cele două amplificatoare opera ionale ț
implementate cu circuitul integrat LM358. Aceste amplificatoare opera ionale sunt configurate ț
ca fiind amplificatoare neinversoare cu un câ tig mare, fiind utilizate pentru a amplifica eroarea ș
dintre tensiunea de referin ă i o frac iune din tensiunea de ie ire. Cu cât diferen a dintre cele ț ș ț ș ț
două tensiuni este mai mare, cu atât i tensiunea de eroare este mai mare. Atunci când se ș
alimentează circuitul, tensiunea de la ie ire este zero. În acest caz i tensiunea de pe pinul 3 al ș ș
primului comparator este zero. În acest caz, tensiunea de pe pinul 2 este mai mare decât
tensiunea de pe pinul 3. Tensiunea de pe pinul 1 al primului amplificator opera ional U3 ț
respectiv pinul 9 al comparatorului va fi apropiată de zero. În acest fel, tensiunea de pe pinul 8 al
primului comparator U2 va fi mai mare i ca o consecin ă, tensiunea de pe pinul 14 va scădea la ș ț
zero, tranzistorul de comandă pentru ramura pozitivă (Q4) va fi saturat i tensiunea de pe ramura ș
pozitivă va cre te până când fractiunea acesteia aplicată pe pinul 3 al primului amplificator ș
opera ional va egala tensiunea de referin ă. Egalând tensiunea de referin ă, tensiunea de pe pinul ț ț ț
1 va cre te i factorul de umplere va scădea până la o anumită valoare de stabilizare. ș ș

Schema circuitului:
Semireglabilul R32 este utilizat pentru reglajul tensiunii pozitive iar R36 pentru reglajul
tensiunii negative. Semireglabilul R75 este utilizat pentru reglarea factorului de umplere maxim
pentru comanda tranzistorului de pe ramura negativă. Din cauză că remura negativă are un
circuit de conversie a puterii de tip inversor, factorul de umplere nu trebuie să fie de peste 50%,
în consecin ă ar duce la distrugerea tranzistorului de putere i a inductorului de pe ramura ț ș
negativă.

8. Circuitele de conversie a puterii pentru tensiunile diferen iale de ie ire ț ș
Tranzistorul Q4, dioda rapidă D4, bobina L2, condensatorii C3 i C4 de pe ramura ș
pozitivă formează un circuit de conversie a puterii în comuta ie de tip buck. Acest circuit de ț
înaltă eficien ă este utilizat pentru stabilizarea tensiunii pozitivă de ie ire. ț ș M.O.S.F.E.T.-ul Q4
este comandat de un generator de impulsuri modulate în lă ime care este U2 (pinul 14). ț
Schema circuitului:
Tranzistorul Q5, bobina L4,dioda rapidă D5, condensatorii C7 i C8 de pe ramura ș
negativă formează un circuit de conversie a puterii în comuta ie de tip inverter. Acest circuit de ț
înaltă eficien ă este utilizat pentru stabilizarea tensiunii de negativă ie ire. ț ș M.O.S.F.E.T.-ul Q5
este comandat de un generator de impulsuri modulate în lă ime care este U2 (pinul 13). ț
Ansamblul de piese L3,C5 i C6 formează un filtru trece-jos pentru a filtra i mai mult ș ș
ondula iile tensiunii de ie ire din convertorul pentru ramura pozitivă. Ansamblul de piese L5,C9 ț ș
i C10 formează un filtru trece-jos pentru a filtra i mai mult ondula iile tensiunii de ie ire din ș ș ț ș
convertorul pentru ramura negativă. Rezistoarele R11 i R14 sunt utilizate pentru a asigura un ș
consum chiar dacă nu s-ar conecta nimic la iesirile sursei. Acest consum este necesar pentru
func ionarea corectă a sursei.ț
9. Circuitul pentru amplificarea tensiunilor de pe rezistoarele de sim pentru ț
detectarea curen ilor. ț
Acest circuit este proiectat cu amplificatoare opera ionale cu câ tig de 10. ț ș
De exemplu, pentru primul amplificator opera ional, câ tigul este dat de raportul dintre ț ș
valorile rezisten elor R19/R18 +1 respectiv 90K/10K+1=9+1=10. Rezistorul R17 împreună cu ț
condensatorul C15 formează un filtru trece-jos absolut necesar pentru filtrarea ondula iilor de ț
curent generate de circuitele de conversie a puterii în comuta ie. ț
Schema circuitului:

Pentru al doilea amplificator opera ional se întâmplă acela i lucru. Primul amplificator ț ș
este utilizat pentru curentul prin panourile fotovoltaice iar al doilea pentru curentul prin baterie.
10. Circuitul pentru controlul i stabilizarea curentului de încărcare pentru ș
acumulator
Componenta de bază a acestui circuit este amplificatorul opera ional cu LM324 (U4). ț
Acesta este utilizat pe post de comparator i compară o tensiune de referin ă setată cu ș ț
ajutorul semireglabilului R25 cu tensiunea dată de amplificatorul opera ional cu câ tig de 10. ț ș
În acest fel se realizează un circuit de reglare i stabilizare a curentului de încărcare în ș
buclă închisă. Tensiunea de pe pinul 14 este comparată cu semnalul din i de fierăstrău de ultimul ț
comparator care comandă la rândul lui tranzistorul Q9 care în final comandă tranzistorul de
putere pentru încărcarea bateriei (Q1). Rezistorul R26 împreună cu tranzistorul Q8 au rolul de a
reduce automat curentul de încărcare al bateriei atunci când tensiunea de pe panoul fotovoltaic
scade la o valoare critică. Tranzistorul Q7 este utilizat pentru oprirea încărcării bateriei.
Schema circuitului:
11. Circuitul pentru managementul încărcării bateriei
O baterie te tip Litiu-Ion are o tensiune maximă de încărcare de aproximativ patru vol i pe ț
celula (12 V pe pack de trei celule). Dacă nu se opre te încărcarea după ce se atinge tensiunea ș
maximă acumulatorul poate exploda. Pentru a preveni acest neajuns, primul comparator cu
histerezis U5 din schemă verifică în permanen ă tensiunea divizată de la bornele bateriei i o ț ș
compară cu o tensiune de referin ă. Când tensiunea divizată de la baterie devine mai mare decât ț
tensiunea de referin ă tensiunea de pe pinul 1 se apropie de tensiunea de 3.75 vol i care saturează ț ț
tranzistorul Q7. Acest lucru duce la oprirea încărcării bateriei. Dacă tensiunea de pe panoul
fotovoltaic scade sub 10V, tensiunea de pe pinul 5 va fi mai mare decât tensiunea de pe pinul 6 i ș
al doilea comparator î i va schimba starea(tensiunea de pe pinul 7 va cre te la 3,7V). În acest fel, ș ș
prin intermediul tranzistorului Q8 se reduce curentul de încărcare pe baterie i consumul total de ș
energie electrică scade. Dacă totu i se stă prea mult în această stare înseamnă că panoul ș
fotovoltaic nu mai produce suficientă energie (timp de noapte). În acest caz, ultimul comparator
cuplează bateria în mod automat i drona trece pe baterie pe timpul nop ii. ș ț

Schema circuitului:
12. Circuitul pentru protec ie la supracurent a panourilor fotovoltaice ț
Circuitul prezintă un comparator cu histerezis care verifică în permanen ă curentul prin ț
panourile fotovoltaice. Atunci când curentul ajunge la valoarea critică de 1.32 de amperi,
tensiunea de pe pinul 14 (U5) ajunge la valoarea zero i tranzistorul Q13 iese din regiunea de ș
satura ie i intră în regiunea de blocare. În final, tranzistorul de putere Q2 intră i el în regiunea ț ș ș
de blocare i panourile fotovoltaice sunt deconectate de la circuit. Dacă sunt deconectate de la ș
circuit, curentul va scădea la zero i ciclul de pornire se va relua până la stabilizarea curentului. ș
Datorită histerezisului se produce o orcila ie a circuitului care poate limita curentul într-un mod ț
simplu i eficient. ș
Schema circuitului:

13.Schema completă a circuitului

Circuitul de comandă i control ș
MultiWii PRO este un controller bazat pe giro/accelerometre. Aceasta versiune a lui
MultiWii suporta o conexiune directa a unui modul GPS (MTK 3329) pentru o pozitionare
ultraprecisă. Putând fi programabil, acest dispozitiv poate controla aproape orice tip de dronă.
Acest dispozitiv este ideal pentru drone multirotor.
Capacită i ț
(MultiWii PRO)
• Design SMD cu Atmega2560
• Giroscop pe trei axe cu ITG3205
• Accelerometru BMA180
• Barometru BMP085
• Magnetometru HMC5883L
• Ie iri pentru servomotoare pentru Gimbalș
• Conector USB pe placă penru programare
Modulul GPS (MTK 3329)
• Bazat pe arhitectură cu un singur procesor MediaTek
• 66 canale
• Sensibilitate până la -165dBm, avâmd o performan ă urbană superioară ț
• Suportă DGPS(WAAS, EGNOS, MSAS) (optional în func ie de firmware) ț
• Interfa ă USB/UART ț