Specializarea ELECTRONIC Ă APLICATĂ PROIECT DE DIPLOMĂ Coordonator Științific: Prof. dr. ing.Ioan P. Mihu Absolvent: Remus Muntean Electronică… [613644]

UNIVER SITATEA “LUCIAN BLAGA”
DIN SIBIU
FACULTATEA DE INGINERIE
Specializarea ELECTRONIC Ă APLICATĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ
Coordonator Științific:
Prof. dr. ing.Ioan P. Mihu

Absolvent: [anonimizat]
2015

UNIVER SITATEA “LUCIAN BLAGA”
DIN SIBIU
FACULTATEA DE INGINERIE
Specializarea ELECTRONICĂ APLICATĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ
COMANDA UNEI PORȚ I DE
GARAJ CU AJUTORUL uC
PIC18F2321

Coordonator Științific:
Prof. dr. ing.Ioan P. Mihu
Absolvent: [anonimizat]
2015

Univer sitatea Lucian Blaga din Sibiu
Facultatea de Inginerie
Departamentul de Calculatoare și Inginerie Electric ă

ACORDUL CONDUC ĂTORULUI ȘTIINȚIFIC

1. Nume student _______________________________________________
2. Tem ăproiect _____________________________________________________
_____________________________________________________________________

3. Conduc ător științific __________________________________________

Acordul pentru prezentarea Proiectului de Diplom ă______ _________.

Data:
Conduc ător științific,

___________________________
(semn ătură)

1
Rezumat
Prin proiectul prezentat mi -am propus realizarea unui circuit de comandă a unei porți
de garaj cu ajutorul uC pic18F2321, proiect reprodus la o scară mult mai mică față de o poarta
de garaj normală. Schema electrică și layout -ul au fost realizate cu ajut orul programului
DipTrace iar partea de programare a fost realizată în programul mikroC. Cu ajutorul a doi
senzori fotoelecrici și a două contacte am reu sit deschiderea și închiderea porții în funcție de
parametrii trimi si de la acești senzori precum și o masurătoare pe ADC pentru a evita riscul
de accidentare în momentul în care ușa garajului este în mișcare.
Summary
The project proposes to develop a command circuit for a garage door with the help of
the microcircuit pic18F2321. The circuit is shown at a far smaller scale than the actual garage
door. The electric scheme and the layout were made with DipTrace and the programming part
with mikroC. With the help of two photoelectric sensors and two contacts I managed to open
and close the garage door depend ing on the parameters set on these sensors. Also I made an
ADC measurement for preventing the risk of accidents when the garage door is moving.

2

CUPRINS

Rezumat ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 1
Summary ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 1
CAPITOLUL I. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ….. 4
1.1 Context ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 4
1.2 Avantaje -dezavantaje ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 4
1.3 Domenii de utilzare a porților automate ………………………….. ………………………….. ……….. 5
1.4 Obiectivul lucrării ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 5
CAPITOLUL II. ASPECTE TEORTICE ………………………….. ……………………. 5
2.1 Motoare electrice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 5
2.1.1 Motorul de curent continuu ………………………….. ………………………….. ………………….. 6
2.1.2 Motorul de curent continuu cu perii ………………………….. ………………………….. ………. 8
2.1.3 Motorul de curent continuu fără perii ………………………….. ………………………….. …….. 9
2.1.4 Influența modului de comandă în cazul motorului de curent continuu ………………… 9
2.2 Senzori de proximitate ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 11
2.2.1 Senzori inductivi: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 12
2.2.2 Senzori capacitivi: ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 13
2.2.3 Senzori magnetici: ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 14
2.2.4 Senzori optici: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 16
Senzori de difuzie: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 17
2.3 Microcontrolere: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 18
2.3.1 Unitat ea de memorie ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 19
2.3.2 Unitatea de procesare centrală ………………………….. ………………………….. …………….. 20
2.3.3 Bus -ul………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 21
2.3.4 Unitate intrare -iesire ………………………….. ………………………….. ………………………….. 22
2.3. 5 Unitatea timer ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 22
2.3.6 Conv ertorul Analog -digital ………………………….. ………………………….. …………………. 23
2.3.7 Configurația fizică a interiorului unui microcontroler ………………………….. ………… 23

3 2.3.8 Schema microcontrolerului ………………………….. ………………………….. …………………. 24
CAPITOLUL III. CONTRIBUȚII PROPRII ………………………….. …………….. 25
3.1 Schema bloc ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 26
3.2 Microcontroler PIC18F2321 ………………………….. ………………………….. …………………… 27
3.2.1 Generalități microcontroler PIC18f2321 ………………………….. ………………………….. . 27
3.2.2 Semnificația pinilor: ………………………….. ………………………….. ………………………….. 27
3.2.3 Diagrama bloc PIC18F2321 ………………………….. ………………………….. ……………….. 29
3.3 Alimentare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 30
3.3.1 Stabilizator NCV 4272 caracteristici generale: ………………………….. ………………….. 31
3.4 Motorul: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 32
3.4.1 Comanda motorului: ………………………….. ………………………….. ………………………….. 33
3.5 LCD: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 34
3.5.1 Semnificația pinilor: ………………………….. ………………………….. ………………………….. 35
3.6 Inputuri: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 36
3.7 Realizare fizică a pcb -ului ………………………….. ………………………….. ………………………… 38
3.8 Codul sursă a programului ………………………….. ………………………….. ……………………….. 41
3.9 Date experimentale: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 46
3.10 Fun cționarea montajului ………………………….. ………………………….. …………………………. 47
CAPITOLUL IV. CONCLUZII ………………………….. ………………………….. …….48
BIBLIOGRAFIE: ………………………….. ………………………….. ………………………… 49
ANEXE: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 50

4 CAPITOLUL I. INTRODUC ERE
1.1Context
Ușa este un element de construcție ce face legătura între două încă peri sau pot fi
montate cu scopul de a a sigura accesul într -o clădire. În zilele noastre u sile cu deschidere
automată fie ele prin sisteme de deschidere la distanță sau prin acț ionarea unui buton sunt tot
mai întâlnite cu scopul de a ușura munca omului. Cea mai mare utilitate a unei u si cu
deschidere automată este atunci când av em o situație în care o poartă trebuie deschisă de zeci
de ori pe zi, exemplu concret poarta de garaj a unui depozit . Principalul scop a l montării unei
porți de garaj este acela de a î nlocui efortul depus de operator cu acest sistem , astfel și timpul
de acces în acea î ncapere scade con siderabil. Dacă la î nceput sistemul de automatizar e constă
în conectarea unui motor într -un sens sau în altul, astă zi sistemele au avansat con siderabil și
astfel sistemele de acționare a u silor de garaj sunt foarte compacte și includ șisisteme de
siguranță în vederea întampină rilor de accidente nedorite.

1.2Avantaje -dezavantaje
Avantajele folo sirii porților automate:
Principalul avantaj al folo sirii porț ilor de garaj automate este legat de confort.
Reduc erea costurilor cu personalul cât și costuri referitoare la temperatura relativ co nstantă
care trebuie ment ținută în interiorul în caperii .
Porțile de garaj sunt fiabile , au o durată de viață destul de lungă .
Folosirea acesto ra este una destul de ușoară cu butoane sugestive care nu nece sită o instruire
avansată î n folo sirea lor .
Un alt punct fo rte ar fi cel referitor la siguranță și aici cel puțin î n ultimii ani sisteme le de
genul acesta a u avansat destul de mult asfel î ncât rănirea persoanelor care intră în zona de
acțiune a porții este aproape impo sibilă.

Dezavantajele folo sirii porț ilor automate:
Neefectuarea de inspecț ii periodice la sistemul mecanic cât și la partea electronică î n timp pot
cauza accidente nedorite, pornind de la nefunc ționarea porții automate până la accidentarea
unei persoane sau chiar electrocutarea ei.

5
1.3 Domenii de utilzare a porților automate
Usile de garaj sunt folo site în multe domenii pornind de la ușa garajului pe care o
avem acasă care se presupune că o folo sim în medie de 6 ori pe zi până la porțile
automate care de servesc acesul autocamioanelor î n rampa unor depozite unde datorită
traficului destul de inten s instalarea unei astfel de porți este absolut necesară .

1.4 Obiectivul lucrării
Studiul și programarea microcontrolerului 18F2321;
Proiectatrea schemei electrice ;
Realizarea practică a PCB -ului și a întregului sistem de control a l porț ii de garaj ;
Efectuarea testelor pentru o funcționare corectă a lucră rii practice ;
Concluzii referitoare la proiectul realizat ;

CAPITOLUL II. ASPECTE TEORTICE
2.1 Motoare electrice
Motor ul este dispozitivul capabil să transforme energia electrică în energie mecanică
dar și inver s. Motoarele electrice pot funcț iona at ât ca moatoare cât și cageneratoare electrice,
ele au căpătat o mare răspândire tehnică, devenind indinspensabile în procesele de producție
electrică. Aici mă refer la generatoarele electr ice din electrocentrale precum și acționă ri
electrice de toate tipur ile.
Motoarele de cur ent pot fi cla sificate:
După curentul care le parcurge: motoare de curent continuu și motoare de cur ent alternative .
După numă rul fazelor curentului cu care funcționează : monofazate, polifazate .

6

Indiferent de tipul m otorului, acesta este construit din două părț i component e:
– rotorul este partea mobilă pe care o regă sim de obicei î n interiorul motorului, care la rândul
ei este formată d într-un ax și o armătură care susține înfăsurarea rotorică .
– statorul reprezintă partea fixă a motorului, o regă sim în general î n partea de exterior al
motorului și include înfășurarea statorică și armătura feromagnetică, bornele de alimentare și
carcasă .
Distanța dintre stator și rotor se numește î ntrefier, gro simea lui ne indică per formanț ele
motorului .
2.1.1 Motorul de cu rent continuu
Principala funcție a motorului de cur ent continuu este aceea d e a transforma energia
electrică în energie mecanică și prezintă o serie de avantaje cum ar fi: po sibilitatea schimbă rii
sensului de rotație relativ uș or precum și posibilitatea de reglare a vitezei î n limite destul de
largi.
Pentru a putea funcționa un motor de cu rent continuu este necesar ca înfășurarea de excitație
cât și înfășurarea rotorică să fie alimentate cu o t ensiune continuă . Principiul funcț ionaării
motorului de curent continuu se bazează pe apariția unei forț e electromotoare asupra un ui
conductor parcurs de curent șisituate în câ mp magnetic.

7
Prinî nfășurărilepol ilordeexcitațiev a
trececurentulcontinuu Ieavândsensulreprezentatînfigur ă.Curentul Iecreea ză
câmpulmagneticdeexcitație;sensula cestuicâ mps-arepreze ntatprinvec torul in ducție
magneticăB.
Înfășurarearotori căestealiment atăprininterme diulsistemuluipe rii-
colector,delas ursadetensiunecontinuă U.Princonductoareleînf ășurării
rotoricecirculăcurentu lcontinuu Ia,pentrucares -acon sideratsensulreprezent at în figură.
Princonductoarele situate în dreptulpoluluinord econsideratcăsensul
luiIaestedeaie si,iarprinconductoarele situateîndreptu lpoluluisud,curent ulIaare sensul de
aintra.
Conductoareleîn fășurăriirotoric esunt parcursed ecurentulconti nuuIașisegăs esc
încâmpulm agneticco nstantdeinducț ieB creatde curentul Ie.Prin urmare ,
asupraconductoarelorcareformează înfășurarearotori căvoracționaf orțeelectromagnetice F,alcăr
orsenssepo atedeterminacu regula mâiniistângi.Aplic ândaceastăregu lă va rezulta
asupraconductoare lorsituate în dreptulpol uluinordacțion eazăforțeorientate de la stanga spre
dreapta ,iarasupra conductoa relorsituateîndre ptulpo luluisu d forțe orientate de la d reapta
sprestânga.
Cuplul electromagnetic Mc acționează asupra rotorului și este produs de forț ele
electromagnetice F.Dacăacestcupluestemaimare decât
momentulr ezistentalrotorului,rotorulv acăpătao mișcarederotațieînse nsul indicat în figu ră,
cuturație n.
Întimpcero torulseroteștesubacțiuneacuplu luielectromagneti cMc,în m asină va avea loc
fenome nuldeind ucțieelectromag netică, cașilagenerato rul
decurentcontinuu, deoarece conductoarelecareformeazăîn fășurarear otoricăsunt
deplasa teîncâmpulmagnetic creatdecurentuldeexcit ație.Prin
urmareînconductoareleîn fășurării rotoricesevainduceoten siuneUe,denu mită
tensiunecon traelec tromotoare, datorită polariză riiinverse aten siuniide
alimentareînînfășurăriirotorice U.Aplicândre gula mâinii drepte seobținesensul
curentuluipecarel -argeneraaceastăten siuneprincondu ctoare leînfășurării
rotorice. Acestcurentare unsensinversfațăde curentul Iagenerat decătresursadeal imentare
Uînînfășurarearotorică . Tragem concluzia ca ten siunea electromotoare Ue are polaritate
inversă tensiuni de alimentare U.

8

Schemaechivalentăacircuitulu irotoric

Înfigura de mai sus esterepr ezentatăschemaechivale ntăacircu ituluirotorical
motoruluidecurentco ntinuu unde Rareprezintă rezistenț aînfășurăriirotorice
șirprezistențacontactel orperie–colector. Prin aplicarea legii lui Ohm î n schema echivalentă și
neglijarea rezistenț ei interne a sursei de alimentare, vom obține relația de mai jos și reprezintă
ecuația ten siunilor pentru înfaș urarea roto rică:
U UeIaRarp

Această relație mai poate fi scrisă și astfel:

Dinrelația de mai susrezultăcă înmomentul pornirii motorului,deoareceten siuneacontra –
electr omotoareestenulăatâttimpcâtrotorul sta pe loc,curentul Iaprin înfăș urarea rotorică devine:

2.1.2 Motorul de curent continuu cu perii
În rotorul motorului de curent continuu regă sim o bobină care este alimentat ă prin
periile de carbon la o sursă de ten siune continuă. Statorul conț ine un magnet permanent sau o
bobină. Dacă statorul include o bobină, poate fi conectată mai târ ziu cu bobina rotorului în
paralel sau în serie,sau pot fi alimentate separat. Viteza motorului este proporțională cu
tensiunea de alimentare cu condiția ca aceasta să fie constantă .

9
2.1.3 Motorul de curent continuu fără perii
Sistemeledec omandărealiz atecumotoarede curent continuu fărăperiirep rezintăuna
dintrecele maiutili zatesoluțiideacționarepen truogamă largădeapl icații.
Diferenta majoră între un motor de cur ent continuu și un m otor de curent alternativ constă în
ușurința cu care motorul de cu rent conti nuu se poate comanda pentru a obține viteza variabilă
dorită de utilizator precum și schimbarea sensului de roaț ie a motorului .
Marele dezavantajal unui motorde curent continuu este acela că odată cu trecerea
timpului periile de carbon se detereorează și rezultă praf, necesitândî ntreținereași
eventualînlocuireaacestora.Zgo motulR.F.generatdeport -periileunuimotorde curent
continuu poateaveaova loareridicată șiînanumitemedii,s cânteiledelaperiipotdeveni peric uloase.
Motoarele de curent continuu fără perii au fost const ruite datorită acestui inconvenient leg at
de periile colectoare.
Principalele avantaje ale unui m otor de curent continuu fără perii sunt următoarele:
– fiabilitateridicată șisiguranțămare în fu ncționare;
– randa ment mare;
– funcționare la o vitezăridicată , variabila într-un interval destul de larg ;
-realiza reaunuicupluelectromag neticmaximpen truundo meniul arg al vitezei de funcționare;
– dime siuni con siderabil mai mici ale rotorului ;
– posibilitatea de funcționare în vid și în medii exp lozive sau periculoase;
– eliminarea zg omotului datorat scânteilor la perii.
2.1.4 Influența modului de comandă î n cazul motorului de curent continuu
Motoareledecurentcontinuusuntutilizateînnu meroase sisteme
decontrolapoz ițieișirespec tiv,vitezei datorită performanței ridicate și modului de comandă
relativ simplu și eficient .Controlulvitezeimotoruluidecurent
continuupoatefirealizatprinutilizareacircuitelordec omandă încomutațiePWM
(impulsuri modula teîndur ată),tran zistoareledepute reMOSF ETconstitu ind
eleme nteledec omutație ideale pentru realizarea ace stor circuite.
Lamotoruldecurentcontinuuf luxulmagneticde excitație staționareste
obținutcumagn ețipermanenț isaucub obinedeexc itațiedispusepestator, înfășurarea rotorică fiind
străbătută de curentul p rincipal al motorului, Ia.

10

Schemaelectricăaunuimotordec.c.cue xcitațiesepara tă

Ecuația î n regim stat ționar a motorului este:
UaUeRaIa
Ua -tensiunea de alimentare a înfășură rii rotorice
Ue -tensiunea contraelectromotoare indusă în înfășurarea rotorică
Ra -rezistența înfășură rii
Ia -curentul prin înfășurarea rotorică
Dininteracțiune adintrecâ mpulmagn eticdee xcitațiealpolilorinductori
statorici șicuren tulindus,iau nașterefo rțeelectro magneticetangentelai ndus,
careraportatelaaxulma siniiproducsuprar otoruluiuncupluelectromagnetic M, care pune
în mișcarerotorul.

Caracteris ticile cuplu -viteză
Oma sinăde curent continuupoatefun cționa atâtcaunmotorcât șicaungener ator.
Caracteris ticilecuplu -vitezăpentruun motordec.c.suntprezentateînfigura de mai
sus,rezu ltândregi muriledefuncți -onarecorespu nzătoareacest uia.Laun
regimdefuncționarenorm al(funcț ionarea ca motor),ten siuneacontra –
elect romotoare Ueșirespectiv,curentul Iasuntmărimipozitive,iarmotorulva fu ncționa în primul
cadran. [1]

11
2.2 Senzori de proximitate
Denumirea de senzori vine din latina de la cuvantul”senus” și a fost și este folo sit
pentru a desemna capacitatile organelor de simt, și inseamna simt, dupa ani `70 acest cuvant a
aparut în dictionar. Aparitia acestui cuvant s -a datorat dezvoltarii microelectronicii, adaugand
o notiune noua unei terminologii tehnice avand o anumita redundanta.
Senzorii în genereal sunt niste sisteme care transforma o marime ne electrica intr -o
marime electrica de diferite forme( analo gică sau binara). De cele mai multe ori senzori sunt
folositi pentru monitorizarea unor factori externi sistemului pe care sunt montati. Unul din
exemplu cel mai concret ar fi senzori care vin montati pe reflectoarele de iluminat. Acesti
senzori observa mi scarea și trimite comanda, cel mai adesea, unui controler care la randul lui
da comanda becului sa se aprinda.
La ora actuala senzori au ajuns la un nivel de acuratete a masurari marimilor ne
electrice foarte mare, se pot evidentia circa 2000 de tipuri de senzori oferiti în 100000 de
variante, pe plan mondial. Datorita numarului mare de tipuri de senzori și diver sitatea
implementarii acestora o sa enumar doar senzori i de proximitate. Prin urmare o definitie
referitoare la senzorii de proximitate ar suna asa:
Senzorii de proximitate sunt dispozitive capabile sa detecteze și semnalizeze prezenta unor
obiecte în campul lor de acțiune fara a lua contact fizic cu obiectul care este în raza lui de
acțiune .
Principalele avanataje ale folo sirii senzorilor de proximitate ar fi:
 Siguranta în functionare
 Posibilite de reglaj, aici ne referim la reglaje interne(ex:lungimea la care senzorii sa
actioneze ) precum și externe(modificarea pozitie unui senzor)
 Fiabilitate destul de ridicata
 Dimen siuni ext rem de reduse(odata cu dezvoltare de tehnologii noi șiîn functie de
costul de achizitie)
Clasificare a senzorilor de proximitate se poate face în functie de principiul de
functionare și aici amintim:
 INDUCTIVI
 CAPACITIVI
 MAGNETICI

12  OPTICI

2.2.1 Senzori i nductivi :

Principiul acestor senzori inductivi constă intr-o bobina infasurata în jurul miezului de ferita
situat în zona de acțiune al senzorului. Daca aplicam o frecvență înaltă, se generează un câmp
magnetic oscilant în jurul capului de se sizare. Câmpul magnetic este monitorizat de un circuit
intern, în momentul în care un obiect metalic intră în câmpul magnetic, câmpul induce curent
electric în obiectul de detectat. Valoarea curentului indus creste odată cu apropierea obiectului
de suprafața frontală a senzorulu i. Acest curent cauzează un efect de transformator. Ca
urmare, atât energia cât și oscilația scad în bobină. .Pe masura apropierii obiectului oscilatia
inceteaza complet. Circuitul intern se sizeaza incetarea oscilației și comută ie sirea. Având în
vedere că funcționarea se bazează pe un câmp electromagnetic, efectele de mediu influențează
mai puțin funcționarea senzorilor de proximitate în comparație cu senzorii fotoelectrici.
Datorita functionarii pe baza de camp electromagnetic masuratoarea nu este asa inf luentabile
de mediu fata de un sensor optic. Funcționarea senzorului de proximitate nu este afectată de
apa, ulei și alte impurități .

13

2.2.2 Senzori capacitivi :

Senzorii capacitivi su nt destul de asemănă tori cu senzorii inductivi , deosebirea ma joră este
aceea că în loc să avem o bobină avem un electrod de fomă cilindrică . Practic ia naștere între
electrod și pământ un câmp capacitiv, deci și între pământ și electrod(vezi figura de mai
sus).În momentul în care obiectul este în apropierea senzorul ui, sarcina pozitivă și cea
negativă a obiectului se separă . Sarcinile po zitive ale obiectului din raza de acțiune a
senzorului sunt atrase de că tre pămâ nt iar sarcinile negative ale obiectului sunt atrase de
sarcinile po zitive ale electrodului. Datorită faptului că sarcinile negative sunt mai aproape de
electrod crește capacitatea electrostatică a electrodului și astfel senzorul detectează obiectul
aflat în raza lui de acțiune . Un mare avantaj pe care îl prezintă acest tip de senzori se referă la
faptul că reusesc să detecteze și obiecte nemetalice. Proble ma cea mai mare pe care o ridică
acest tip de senzori este acela că nu poate fi montat î n orice l oc, capul de detecți e este sen sibil
la murdă rie sau factori externi perturbatori. Datorită capacității de detecț ie a obiectelor

14 nemetalice sunt folo site într-un domeniu mai deosebit, monitorizarea de î ncarcare în
containere.

2.2.3 Senzori magnetici :
Principiul acestor s enzori de proximitate se bazează pe detecția lor la câ mpurile
magnetice produse de magneți sau electromagneț i, acestia por fi de mai multe tipuri:
Senzorul magnetic de tip „REED” are un principiu fo arte simplu de funcț ionare, el
constăîn doua lamele, închise ermetic într -un tub de sticlă din care ies spre exterior doi
electrozi cu scopul de a realiza legatura electrică .Între lamele apare o forță de atracție
magnetică. Când forță este suficient de puternică pune în contact lamelele și închide contactul
electric.

Senzorii magnetici REED de uz industrial au în construcție un LED care indică starea de
operare. În figura de mai jos sunt prezentate conexiunile interne și externe. Diodele
electroluminoscente conectate în serie cu rezistorul R, au rolul de circuit de protecție pentru
sarcina inductivă.

15

Senzorii de proximitate magnetici sunt niste sen zori care sunt mai greu influenț abili de
mediul exterior de aceea pot fi montaț i în locuri în care temperatura este foarte ri dică, distanta
mare de se sizare la o carcasă redusă, detecția magneților permanenț i prin materiale non –
magnetice(aluminiu, plastic, inox sau lemn).
Acest tip de senzori pot fi folo siti în aplicaț ii cum ar fi:
-măsurarea vitezei de rotaț ie a unei piese fabricată din orice material;
-detec ția sfar sitului de cursă a unui cilindru
-poate fi folosită ca și contor dacă este amplasat în apropierea unei benzi transportoare
-poziț ionarea unui piston într-un cilindru

16 2.2.4 Senzori optici :
Senzorii opti ci pentru detecția obiectelor foloseș te dispozitive optice șielectronice.
Principiul de funcț ionare a cestor senzori optici se bazează pe prelucrarea unu semnal electric
provenit de la un dispoziti velectroluminiscient, care este î ntrerupt sau reflectat de obiectul
care intră în raza lui de acțiune .
Senzorul cu fas cicol luminos:

Un senzor c u fascicol luminos este alcatuit din două componente.Emitatorul(cel din
partea stangă a desenului) c are emite un fascicol luminos că tre receptor (part ea dreaptă a
desenu lui). De cele mai multe ori emiță torul este un tranzistor sau o diodă , în momentul în
care obiectul pă trunde în raza de acțiune a fascicolului luminos semnalul de pe ie sirea
receptoului se va modifica și astfel detectăm apariț ia unui obi ect în raza de acțiune a
senzorului.
Senzorul retro reflexiv:

Princip iul acestui tip de senzor constă în faptul ca un led emite un semnal luminos care
este reflectat în emiță tor. În momentul în care un corp intersectează fascicolul luminos la
emiță tor nu ma i ajunge fascicolul și astfel se con sideră că obiectul a intrat în raza de acțiune a
cestu ia. Trebuie specificat faptul că în momentul defectării emiță torului senzorul se compor tă
exact ca însituația în care există corp în dreptului lui și de aceea trebuie luate măsuri de
precauț ie. În momentul montă rii acestui tip de senzor trebuie să avem grijă la montarea părții
reflectorizante astfel încat semnalul luminos să ajunga la receptor.

17
Senzori de difuzie:

Diferența î ntre acest tip de senzori și ceilalti tip i de senzori optic iconstă în faptul că
receptorul și emițătorul se găseș te în aceea si capsulă ceea ce înseamnă că nu mai e nevoie de
fire de legatură î ntre receptor și emiță tor. Se emite un semnal luminos care este reflectat de
obiect și la receptor ajunge doar o p arte din semnalul emis. Diferenț a dintre semnalul emis și
semnalul care ajunge la receptor depinde de mai mulți factori cum ar fi mă rimea obiectului,
densitatea, forma, culoare ași de aici rezultă și o distantă mai mare sau mai mic ă la care
senzorul reactionează .[2]

18 2.3Microcontrolere:
Începuturile pro ducerii de microcontrolere de către cei de la INTEL datează din anul
1971, moment în care au anunț at producerea primului microprocessor”4004” conceput de
M.E.Hoff , primul microprocessor pe 4 biți cu o viteza de 6000 de operații pe secundă .
Această dezvoltare a fă cut po sibilă inmagazinarea a sute de mii de tra nzistori într-unsingur
cip. Dupa ceva timp, compania americană CTC a cerut de la INTEL și de la Texas
Instruments să facă un microprocesor pe 8 biți, cu toate că CTC a renunțat la această idee ,
INTEL și Texas Instruments au continuat să lucreze la microprocesor și în aprilie 1972 au
scos pe piață primul microprocesor de 8 biți sub numele de 8008. Care putea să adreseze
16Kb de memorie și avea 45 de instrucțiuni și viteza de 300.000 de operații pe secundă,
microprocesor care sta la baza tuturor microprocesoarelor de astazi.INTEL nu sa oprit aici și a
continuat dezvoltare a pana în 1974 cand ajunge la lansarea microporcesorului 8080, pe 8 biț i,
putere de adresare 64 Kb de memorie, cu 75 de instrucț iuni cu un pret de 360$.

Modul în care evoluează microcontrolerele este unul foarte rapid, gradul de integra re
al tranzistorului pe cip crește cu aproximativ 56% pe an, frecvenț a ceasului creste cu 50% pe
an. Pe langa toate aceste ași dimen siunile microprocesoarelor se reduc de la 10 microni
dimen siunea unui microcontroler în 1971 la 0,16 în 2004. Astfel se ajunge la situatia în care
un sistem în anul 2014 are dimen siune de 3 ori mai mică ca acela șisistem cu acelea și funcț ii
dar produs în anul 2003, chiar mai mult, sistemul din 2015 are și cel putin 4 funcț ii în plus.

19

Principalele componente ale unui microcontroler sunt:
2.3.1 Unitatea de memorie
Memoria este par tea microcontrolerului cu funcț ia de inmagazinare a d atelor.
Pentru a explica mai uș or putem face o analogie cu sertarele unui dulap mai mare. Dacă
presupunem că am marcat sertarele într -un asemenea fel în cât să nu fie confundate, oricare
din conținutul lor va fi atunci ușor acce sibil. Este suficient să se știe desemnarea sertarului și
astfel conținutul lui ne va fi cunoscut în mod sigur.

20

Memor ia constă din toate locațiile din memorie, și adresarea constă în selectarea uneia din ele.
Aceasta înseamnă că noi trebuie să selectăm locația de memorie la un capăt, și la celălalt
capăt trebuie să așteptăm conținutul acelei locații. În afară de citirea dintr -o locație de
memorie, memoria trebuie de asemenea s ă permită scrierea în ea. Aceasta se face prin
asigurarea unei linii adiționale numită linie de control. Vom desemna această linie ca R/W
(citește /scrie). Linia de control este folo sită în următorul fel: dacă r/w=1, se face citirea, și
dacă opusul este ad evărat atunci se face scrierea în locația de memorie. Memoria este primul
element, dar avem nevoie și de altele pentru ca microcontrolerul nostru să funcționeze.
2.3.2 Unitatea de procesare central ă
Să adăugăm alte 3 locații de memorie pentru un bloc spec ific ce va avea o capabilitate
încorporată de înmulțire, împărțire, scădere și să-i mutăm conținutul dintr -o locație de
memorie în alta. Partea pe care tocmai am adăugat -o este numită "unitatea de procesare
centrală" (CPU). Locațiile ei de memorie sunt num ite regiștri.

21

Regiștrii sunt locații de memorie cu rolul de a ajuta prin executarea a variate operații
matematice sau a altor operații cu date unde se vor ga si datele. Avem două entități
independente (memoria și CPU) care sunt interconectate, și astfel orice schimb de informații
este ascuns, ca și funcționalitatea sa. Dacă, de exemplu, dorim să adăugăm conținutul a două
locații de memorie și întoarcem rezultatul înapoi în memorie, vom avea nevoie de o
conexiune între memorie și CPU. Mai simplu formulat, trebuie să avem o anumită "cale" prin
care datele circulă de la un bloc la altul.
2.3.3 Bus-ul
Fizic, el reprezintă un grup de 8, 16, sau mai multe fire. Sunt două tipuri de bus -uri:
bus de adresă și bus de date. Bus -ul de date este format din atâtea linii cât este cantitatea de
memorie ce dorim să o adresăm, iar celălalt este atât de lat cât sunt datele, în cazul nostru 8
biți sau linia de conectare. Primul servește la transmiterea adreselor de la CPU la memorie, iar
cel de al doilea la conectarea tuturor blocurilor din interiorul microcontrolerului.

22 Din punct de vedere funcț ional , situația s -a îmbunătățit, dar o nouă problemă a apărut
de asemenea: avem o unitate ce este capabilă să lucreze singură, dar ce nu are nici un contact
cu lumea de afară, sau cu noi! Pentru a înlătura această deficiență, să adăugăm un bloc ce
conține câteva locații de memorie al căror singur capăt este conectat la bus -ul de date, iar
celălalt are conexiune cu liniile de ie șire la microcontroler ce pot fi văzute cu ochiul liber ca
pini la componenta electronică.
2.3.4 Unitate intrare -iesire
Aceste locații se mai numesc și "porturi". Sunt diferite tipuri de porturi: intrare, ie șire
sau porturi pe două -căi. Când se lucrează cu porturi, mai întâi de toate este necesar să se
aleagă cu ce port urmează să se lucreze, și apoi să se trimită date la, sau să se ia date de la
port.

Când se lucrează cu el portul se comportă ca o locație de memorie. Ceva este pur
șisimplu scris sau citit din el, și este po sibil de a remarca ușor aceasta la pinii
microcontrolerului.
2.3.5 Unitatea timer

Timerul este important pentru n oi pentru că ne dă informația legata de timp, durată,
protocol etc. Unitatea de bază a timer -ului este un contor liber (free -run) care este de fapt un
registru a cărui valoare n umerică crește cu unu la intervale egale, așa încât luându -i valoarea

23 după intervalele T1 și T2 și pe baza diferenței lor să putem determina cât timp a trecut. Acesta
este o parte foarte importantă a microcontrolerului al cărui control cere cea mai mare pa rte a
timpului nostru.

2.3.6Convertorul Analog -digital
Pentru că semnalele de la periferice sunt substanțial diferite de cele pe care le poate
înțelege microcontrolerul (zero și unu), ele trebuie convertite într -un mod care să fie înțeles de
microcontrole r. Această sarcină este îndeplinită de un bloc pentru conver sia analog -digitală
sau de un convertor AD. Acest bloc este responsabil pentru convertirea unei informații despre
o anumită valoare analogică într -un număr binar și pentru a o urmări pe tot parcur sul la un
bloc CPU așa ca blocul CPU să o poată procesa.

Astfel microcontrolerul este acum terminat, și tot ce mai rămâne de făcut este de a -l
pune într -o componentă electronică unde va accesa blocurile interioare prin pinii exteriori.
Imaginea de mai jo s arată cum arată un microcontroler în interior.
2.3.7 Configurația fizică a interiorului unui microcontroler

Liniile subțiri ce merg din interior către părțile laterale ale microcontrolerului reprezintă fire
conectând blocurile interioare cu pinii capsulei microcontrolerului. Schema următoare
reprezintă secțiunea centrală a microcontrolerului. [3]

24
2.3.8 Schema microcontrolerului

25

CAPITOLUL III. CONTRIBU ȚII PROPRII

În acest capitol o să explic modul de funcționare al porț ii de gara j, schema bloc,
schema electrică , toate componentele pe care le folosesc în realizarea montajului practic
precum și tehnica de fabricare al pcb -ului.
Am reu șit sa realizez comanda unei porț i de garaj la o dimen siune mult mai mică cu
ajutorul unui microcontroler, în funcție de poziț ia ușii, poziție indicată de senzori optici câ t și
cei doi senzori bazați pe î nchidrea sau deschiderea unor contacte.
Principiul de funcționare a acestei porț i de garaj este relativ simplu. La fiecare capăt
de cursă a ușii de garaj am montat două contacte, cu scopul de a se siza microcontrolerul
momentul în care ușa este închisă/deschisă comple t. Am mai monta t un senzor optic de tip
barieră pentru situația în care în momentul închiderii ușii de garaj să nu existe nici un obstacol
în raza de acțiune a porț ii. Am proiectat un sitem de siguranță pentru poarta de garaj, el
constă în monitorizarea și măsurarea curentului pe motor, măsuratoare care î mi va opri
alimentarea motorului în momentul în care curentul creș te exce siv pe motor. În cazul în
carecuren tul creș te foarte mult pe motor e clar că există un obstacol care nu lasă poarta să se
închidă/deschidăa stfel oprim alimentarea pe motor și doar în momentul în care se acționează
butonul de comandăînchis/deschis motorul să fie din nou alimentat. Am recurs la această
măsură în eventualitatea situație în care obstacolul are o dimen siune mică și din diferite motive
nu este detectat de senzorii opti ci. Montajul practic beneficiază și de un LCD cu scopul de a
informa utilizatorul c e comandă derulează microcontro lerul asupra acționă rii motorului.

26 3.1Schema bloc

Schema bloc este formată din 6 elemente, elemnetul cel mai important al blocului este
microc ontrolerul PIC18F2321. Spunem că este cel mai impo rtant pentru că fiecare element
are legutură cu acesta, oservam că Power Supply reprezintă input pentru microcontroler și are
funcț ia de ai furniza alimentarea necesară funcționă rii optime. Ca și imputuri mai avem
senzorul optic și switchurile care furn izează informații m icrocontrolerului la rândul lui
acționează asupra outputurilor lui și anume motrul și Lcd-ului. Lcd -ul primește informații
sub formă de biț i, pe cele 6 fire de la controler și le afisează sub formă de litere sau cifre pe
cele 32 de celule.

27 3.2Microco ntroler PIC18F2321
3.2.1G eneralități microcontroler PIC18f2321

-mod de gestionare a puterii invocate în cod în timpul funcționă rii
-permite introducerea de idei de economi sire a energiei
-oscilator intern câ t și extern până la 8Mhz
-ADC pe 10 biț i pe 10 canale
-doua module CCP(comparare, captura și PWM)
-4 ieșiri de PWM
-512 bytes memorie SRAM și 256 bytes memorie EEPROM
-modul timer(TIMER1, TIMER2, TIMER3)
-module de porturi SPI și I2C
-module USART care suporta RS -232, RS -485 și LIN
-1000000 de scrieri și citiri în EEPROM

3.2.2 Semnificaț ia pinilor:

28 Numă r total de pini este de 28, il putem gă siîn formă patrată , fiecare parte avand
12 pini sau în forma dreptunghiulară cu cate 14 pini pe cele două laturi. Din motive de
proiectare în montajul meu am folo sit un pic cu capsula dreptunghiulară .

Pin nr.1 MCLR Pin de reset al uC
Pin nr.2 AN0 Intrare analogică .
Pin nr.3 AN1 Intrare analogică .
Pin nr.4 AN2 Intrare analogică , tensiune de referință pentru A/D(low) și pentru comparator
Pin nr.5 AN3 Intrare analogică , tensiune de referință pentru A/D(high)
Pin nr.6 AN4 Intrare pentru clock extern.
Pin nr.7 AN5 Intrare analogică , SPI slave select, ie site comparator 2
Pin nr.8 VSS Pin de referință pentru m asă.
Pin nr.9 AN6 Intrare clock extern, intrare analogică .
Pin nr.10 AN7 Iesire de clock, intrare analogică .
Pin nr.11 RC0 Pin bidirectional, intrare clock extern.
Pin nr.12 RC1 Pin ie șire modul PWM2 și modul Comparare2, intrare modul Captura2.
Pin nr.13 RC2 Pin ie șire modul PWM1 și modul Comparare1, intrare modul Captura1.
Pin nr.14 PC3 Clock modul SPI și I2C .
Pin nr.15 PC4 Pin date SPI și I2C.
Pin nr.16 RC5 Pin ie șire date SPI
Pin nr.17 RC6 Clock EUSART
Pin nr.18 RC7 DateEUSART
Pin nr.19 VSS Pin de referință pentru masă .
.Pin nr.20 VDD Pin alimentare.
.Pin nr.21 RB0 Pin întrerupere , intrare analogică .
Pin nr.22 RB1 Pin întrerupere, intrare analogică .
Pin nr.23 RB2 Pin întrerupere, intrare analogică .
Pin nr.24 RB3 Pin intrare mod Captura2, ie șire modul PWM2 și Comparare2.
Pin nr.25 RB4 Pin întrerupere, intrare analogică .
Pin nr.26 RB5 Pin întrerupere, intrare analogică , enable pentru programare.
Pin nr.27 RB6 Pin întrerupere, intrare analogică , clock pentru programare.
Pin nr.28 RB 7 Pin întrerupere, intrare analogică , data pentru programare.

29

3.2.3 Diagrama bloc PIC18F2321

30

3.3Alimentare

Prin conectorul J1 alimentăm toată placa cu ajuorul unei surse e xterioare. Dioda
D1 este o diodă de protecț ie în cazul în care bornele sunt inversate(plus pe GND și invers).
Condensatorul C1 de 100u ,electrolitic, folosit pentru filtrarea eventuale lor spikeuri venite de
pe linia de alimentare. C2 folo sit dupa stabilizatorul NCV 4274 iar C3 folo sit pentru filtrearea
intrarii în microcontroler, și pe placă este montat foarte aproape de pinul de alimentare al
controlerului . V_MOTOR este alimentarea motorului, VDD alimentrea microcontrolerulu i
PIC16F2321, ADC_REF reprezintă refer ința pentru masură toarea pe ADC. R6 și R7
reprezint ă un divizor rezistiv, montat în această configuraț ie pentru a scoat e pe pinul de
intrare a microcontrolerului ADC_REF o ten siune de aproximativ 1V . Măsuratoare de curent
care trebuie făcută pe moto r va avea o valoare relativ mică deci o ten siune destul de mică
pentru o acuratete relativ ridicată în măsurare.

31 3.3.1Stabilizator NCV 4272 caracteristici generale:

– 2.5, 3.3 V, 5.0 V, 8.5 V, 2.0% ten siuni de ie șire
– 2.5, 3.3 V, 5.0 V, – 4.0% Output Options
– mai pu țin de 150uA la un c urent de sarcină de 1mA
– 400mA curent maxim de ie șire
– protecț ie de scurt -circuit
– este o componentă fără plumb
– tensiune maximă de intrare 60 V( ten siune de varf)

32 3.4 Motorul:

Motorul care l -am folo sit la această aplicație este un motor care acționează sistemul de
deschiderea cd -rom/dvd -rom.
Date tehnice:
 Tensiunea nominală – 5 V;
 Fără sarcină -viteza -3500 rot/min;
-curent absorbit -0.022 A;
 Cu sarcină -viteza -3000 rot/min;
-curentul absorbit -0.093 A;
-puterea de ie șire-1.1W;
-cuplu -4 g/cm.

33 3.4.1Comanda motorului:

Comanda motorului se realizează cu ajutorul a două relee și cu ajutorul a patru t ranzis tori
biploari. Pe conectorul j4 avem legat motoru l, pe pini de MOTOR_DR se primește comanda
de direcț ie și vom deschide tranzistorul Q5 sau 6, și bobina co respun zătoare în fiecare caz. R2
și C4 formează un filtru trece jos la semnalul PWM, semnal care provenit din microcontroler
cu scopul de a alimenta motorul. Semnalul PWM deschide tranzitorul Q1 și alimentă m
motorul, ie șirea motorului merge în MOT_SHUNT, pin care duce la microcontroler pentru a
monitoriz a curentul pe motor. R3 impreună cu Q4 formează limitare de curent hardware. În
momentul în care curentul pe motor este prea mare Q4 se va deschide și practic semnalul
PWM de alimentare va fi t ras la masă , și astfel Q1 nu se va mai deschide și automat nu o sa
mai a vem motorul alimentat. Am mai creat și o limitare software, limitare care se va face în
urma achizi ției de informații de că tre microcontroler prin pinul 2.

34 3.5LCD:

Pentru o informare cât mai precisă o să afișă m pe LCD pozi ția și acțiunile care sunt
întreprinse în timpul f uncționării de că tre poarta de garaj.

J7 reprezintă conectorul montat pe placă , la care vom lega lcd -ul, R5 este o
rezistentă variabilă cu ajutorul că ruia vom regla contrastul ecranului .
Modul de afișare al display -ului este construit într-un controler L SI. Operatorul are
doua registre de 8 biți, un registru de instrucțiunii(IR) și un registru de date(DR). IR stochea ză
codurile de instruire cum ar fi afișarea datelor RAM și generatorul de caractere. Registrul de
date stochează temporar datele care urmează sa fie scrise sau citite din adresa de afișare a
datelor sau a generatorului de caractere. Cand adresa informației este scrisă în registrul de
instrucțiuni, datele sunt stocate în registrul de date din DDRAM sau CGRAM. Cu ajutorul
semnalului registrului selector aceste doua registre pot fi selectat e.

35 3.5.1Semnificaț ia pinilor:

36 3.6Input uri:
În cazul nostru folo sim ca imputuri semnalel e venite de la două switchuri, un senzor
optic fotoelectric precum și un sistem cu ajutorul căruia mă sor curentul pe motor.

Cele două switch -uri sunt montate în capete de cursă a porț ii cu scopul de a se siza
momentul în care ușa este închisă sau deschisă comple t. În schema de mai jos j2 reprezintă
conectorul care conectează cele două switchuri, rezistența R10, R11 sunt rezistenț e de pull up.
Practic în momentul în care ni ci unu din switchuri nu sunt apă sați, pinii corespunză tori de la
microcontroler au valoare 1 logic, în momentul apăsă rii bu tonului vdd -ul trage tot la masă și
astfel pe pinul de intare în uc avem 0 logic.

În montaj am mai folo sit și un senzor de proximitate fotoelectric. Acest senzor l -am
montat în eventualitatea situației în care în moment ce poarta este în mișcare și din greșeală

37 un obstacol intră în raza de acțiune și senzorul se sizează obstacolul. Uc va da comanda
motorului de a sc himba sensul de rotatie al motorului.

În montajul realizat am con siderat că este necesar și monitorizarea c urentului pe motor asta
datorită a două aspecte, unul care tine de siguranț a utilizatorului și al doilea legat de durata d e
viață al motorului. În cazul în care există un obstacol care este în raza de acțiune a porții de
garaj și senzorul de proximitate nu se sizează acest lucru, curentul va creș te pe motor. Practic
cu ajutorl unui shunt măsură m ten siunea pe el și datele vor fi achiziț ionate prin canalul
microcontrolerului de ADC. Un alt motiv pentru care am ales sa implementez acest sistem
este legat de durata de viaț a a motorului. Con sideram un caz concret în care acționăm butonul
de închidere al porț ii și plecăm de lângă ea. În cazul în care există obstacol ne sesizabil de
către senzorul de proximitate curentul va creș te exce siv pe motor. Funcționarea îndelungată a
motorului cu un curent mare va duce la distrugerea motorului și astfel este nevoie de
înlocuirea lui. În momentul în care se se sizează un curent prea mare pe motor acesta va fi
acționat invers până câ nd ajunge la unul din swi tchurile de la capetele de cursă, (acest lucru
ne va fi afiș at și pe LCD) și va aștepta urmatoarea comandă .

38
3.7 Realizare fizic ă a pcb -ului

Un PCB este o placă cu rol de a susț ine mecanic și a face conexiunile î ntre
componentele montate pe acea placă . Dupa modul de fabricare ele sunt monostrat sau
multistrat, asta înseamnă că pcb-ul nostru poate fi format dintr -un singur strat de cupru și un
strat izolator(textolit) sau din mai multe straturi de cupru și mai multe straturi izolatoare. În
montajul nostru o sa folo sim un pcb cu un singur strat de cupru pe care vom monta
componente SMD și THD.
Ca și tehnolo gie de realizare a pcb -ului am f olosit tehnologia press -n-peel.
Primul pas în realizarea pcb -ului a fost realizarea schemei electrice pe care am
realizato cu ajutorul programului Dip -Trace, am a les acest program datorităvolumului m are
de footprinturi pentru component THD și SMD. Un alt mot iv pentru care am ales acest
program este și aceea a meniului intuitive precum și posibilităț ii de realizare a layoutului.
Urmă torul pas este acela de realizare și printare al layoutului pe placa de cupru. În
proiectarea gro simii traseelor am luat în considerare datele expuse în tabelul de mai jos.

39

Dupa proiectarea layoutului l -am imprimat pe o hartie abrazivă de gr anulatie 800 -1200
cu o imprimată cu laser. Cuprul datorită umidității din aer începe sa oxideze puț in și i se
schimbă culoarea așa că am lus truit placa de cupru cu o bucată de lână un pic abrazivă pana în
momentul în care cuprul a căpătat o culoare ară mie. Apoi cu un șervețel î mbibat în alcool
izopropilic am curățat foarte bine placa. După care am început sa încălzesc placa. Sursa de
caldura b ătea pe fața pe care nu era depus stratul de cupru. După câ teva minute am lipit pe
partea cu cuprul, bine încă lzit, foaia de transfer pe care am tot presat -o cu o racleta. După
aproximativ 15 minute am îndepărtat sursa de caldură de sub placă și am scufundat -o în apă
pentru a se înmuia hârtia de transfer. Am îndepărtat cu degetul ușor toată hârtia de pe placă .
Rezultatele se pot vedea în pozele de la anexa 2,3 și 4.
După uscare placa am scufundator într -un vas în care am pus clorură feericătimp de
aproximativ 10 minute. În momentul î n care am scos placa din cloru ră cuprul care era expus
și neacoperit cu cerneală sa corodat și cuprul a mai rămas doar sub stratul de cerneală .
Următorul pas a fost degrasarea placii cu mare grijă datorită clorurii care este o
substantă toxică . Am lustruit placa cu o bucată de pâslăpână când stratul de cerneală
imprimat ă de pe foaia de transfer a dispă rut.

40 Urmă torul pas a fost montarea component elor pe placă. Ulterior am verificat vizual câ t
și cu aparatul de masură pentru a nu avea scurturi între pini componentelor sau în tre trasee .
Aceste scurturi se datorează metodei de obținere a traseelor câ t și montării componentelor pe
placă . Ulterior am m ontat și conectorii folo șiti pentru pini de programare, pentru lcd și pentru
senzor și switchuri.
Ultimul pas ar fi curăț area placii cu alco ol izopropilic, operație realizată cu scopul
eliminării fluxului de pe placă sau a altor impuritați. Datorită faptul ui că traseele de cupru vor
oxida am aplicat o peliculă subtire de lac electroizolant . Ulterior placa a fost lăsată la uscat
aproximativ 16 ore.
Rezultatul final al realiză rii pcb -ului precum și popularea lui se pot observa in anexa 5
top și anexa 6 botto m.

41 3.8Codul surs ă a programului

#define GATE_OPEN 0
#define GATE_CLOSED 1
#define ACTION 2
#define OPEN 1
#define CLOSE 2
#define ERROR 3
#define STOP 0
// configurare pini pentru comunicare cu LCD, necesare pentru executarea functiilor de
LCD_init() și LCD_Out()
sbit LCD_RS at RB2_bit;
sbit LCD_EN at RB3_bit;
sbit LCD_D4 at RB4_bit;
sbit LCD_D5 at RB5_bit;
sbit LCD_D6 at RB6_bit;
sbit LCD_D7 at RB7_bit;
sbit LCD_RS_Direction at TRISB2_bit;
sbit LCD_EN_Direction at TRISB3_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISB4_bit;
sbit LCD_D5_Direction at TRISB5_bit;
sbit LCD_D6_Direction at TRISB6_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISB7_bit;
//
// declarare variabile
unsigned int motor_current, optic_sensor; // pentru masuratoare curent motor și senzor optic
unsigned char motor_status;
// functia pentru control motor
unsigned char motor(un signed char state)
{
switch (state)
{

42 unsigned char k;
case STOP:
LATB0_bit = 0;
LATB1_bit = 0;
Delay_ms(500);
return state;
break;
case CLOSE:
LATB0_bit = 1;
LATB1_bit = 0;
for(k=255; k>180; k –)
PWM1_Set_Duty(k);
return state;
break;
case OPEN:
LATB0_bit = 0;
LATB1_bit = 1;
for(k=255; k>180; k –)
PWM1_Set_Duty(k);
return state;
break ;
case ERROR:
LATB0_bit = 0;
LATB1_bit = 1;
for(k=255; k>180; k –)
PWM1_Set_Duty(k);
return state;
break;
}
}
// functia de verificare a starii contactoarelor și butonului de actionare
unsigned char switch_state(un signed char switch_btn)
{
switch (switch_btn)

43 {
case GATE_OPEN: return RA7_bit; break;
case GATE_CLOSED: return RA5_bit; break;
case ACTION: return RA6_bit; break;
}
}
void main()
{
IRCF0_bit = 1; // setarea frecventei
IRCF1_bit = 1; // de tact
IRCF2_bit = 1; // la 8 Mhz

SSPEN_bit = 0; / / dezactivare modul serial

ADCON1 = 0x1B; // configurare pini analogici și alegerea referintei externe pentru ADC

TRISA = 0xFF; // portul A setat cu toti pinii ca input
TRISB0_bit = 0;
TRISB1_bit = 0;
Delay_ms(1000);
PWM1_init(50000);
PWM1_Set_Duty(0);
PWM1_Start();
ADC_init();
LCD_init();
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
LATB0_bit = 0;
LATB1_bit = 0;
motor_status = 0;
while(switch_state(GATE_CLOSED) && switch_state(GATE_OPEN))
motor_status = motor(OPEN);
while(1)
{

44 motor_current = (motor_current + ADC_Get_Sample(0))/2;
optic_sensor = ADC_Get_Sample(1);
switch(motor_status)
{
case OPEN: LCD_Out(2,1,"GATE OPENING"); break;
case CLOSE: LCD_Out(2,1,"GATE CLO SING"); break;
case ERROR: LCD_Out(2,1,"GATE ERROR! "); break;
}
if (switch_state(GATE_OPEN) == 0)
LCD_Out(2,1,"GATE OPEN ");
if (switch_state(GATE_CLOSED) == 0)
LCD_Out(2,1,"GATE CLOSED ");
if((motor_current > 480) && (motor_status > STOP) && (switch_state(GATE_OPEN) == 1)
&& (switch_state(GATE_CLOSED) == 1))
{
if(motor_s tatus == OPEN)
motor_status = motor(OPEN);
else
{
motor_status = motor(ERROR);
}
}
if((optic_sensor > 200) && (motor_status == CLOSE))
motor_status = motor(ERROR);
if(switch_state(GATE_CLOSED) == 0)
{
while(motor_status == CLOSE)
motor_status = motor(STOP);
}
if(switch_state(GATE_OPEN) == 0)
{
while((motor_status == OPEN) || (motor_status == ERROR))
motor_status = motor(STOP);
}

45 if((switch_state(ACTION) == 0) && (motor_status == STOP))
{
if((switch_state(GATE_OPEN) == 0) && (switch_state(GATE_CLO SED) == 0))
motor_status = motor(STOP);
else
{
if(switch_state(GATE_CLOSED) == 0)
{
motor_status = motor(OPEN);
Delay_ms(200); // debounce
}
if(switch_state(GATE_OPEN) == 0)
{
motor_status = motor(CLOSE);
Delay_ms(200); // debounce
}
if(motor_status == STOP)
motor_status = motor(OPEN);
}
}
}
}

46 3.9Date experimentale:
În imag inea de mai jos am realizat o mă suratoare de ten siune pe shunt. Măsuratoarea
este facută în timpul î nchiderii u șii de garaj.

Imaginea de mai jos reprezintă mă suratoare de tensiune pe shunt î n situația în care în raza de
acțiune a u șii apare un obstacol. Primul spam reprezintă tensiunea de pornire a motorului iar
cel de al doilea spam reprezintă tensiunea pe shunt in situatia în care usa întampină un
obstacol și ușa se deschide .

47 3.10 Func ționarea montajului

Acesta este rezultatul final. In momnetul în care apasă m butonul di n dreapta
montajului usa se va închide, acest lucru va fi afiș at și pe LCD. În momentul în care apăsăm
din nou butonul uș a de garaj se va deschide și deasemenea acest lucru va fi afișat pe LCD.
Dacă in momentul în care usa se î nchide și in raza senzorului optic situat in partea de sus a
montajului uș a se va opri și se va retrage înapoi. Î n situatia în care există un obiect care
ingreuneazăsistemul de î nchidere al u șii atunci creș terea curentului pe motor este se sizată de
microcontroler și usa se va retrage, acest lucru fiind afiș at pe LCD.

48

CAPITOLUL IV. CONCLUZII
Obiectivul pe care mi leam propus la î nceputul proiec tului au fost atins cu un cost
relativ redus, apoximativ 100 de lei șio fiabilitate destul de ridicată a montajului. Fiabilitate
ridicată dată de sistemele de î ntrerupere a alimentarii pe motor î n caz de avarie sau de blocare
a porț ii. Sistemul mecanic î mpreuna cu motorul provin dintr -o unitate optică a unui calculator,
sistem care are o f iabilitate destul de ridicată.O unitate optică folosita corespunzător nu ar
trebui să se strice în mai putin de 5 ani în conditiile î n care sistem ul de deschidere să fie
acționat de câ teva zeci de ori pe zi .
Realizare a pcb -ului a fost o adevărată provocare pentru mine având in vedere că acest
pcb este al treilea la acest proiect. În momnetul în care încercam să lipesc componente pe
placă cositorul aplica t pe terminalul componentei se împrăș tia pe o suprafață mare a pcb -ului
și astfel am lua t decizia de a aplica o peliculă de co sitor pe partea de cupru a pcb -ului. O altă
problemă care nu am luato în calcul de prima dată este referinta adc -ului, a trebuit să obtin o
tensiune de refe rintă printr -un divizor rezistiv pentru o acuratete mai bună la masurarea
curentului pe motor.

49

BIBLIOGRAFIE :
[1]
Marian Pear sica și Madalina Petrescu, MA SINI ELECTRICE, Editura academiei fortelor
aeriene”Henri Coanda” Brasov 2007
[2]
http://www.electromatic.ro/senzori/item/31 -senzorideproximitate
http://webbut.unitbv.ro/Carti%20on -line/BSM/BSM/capitol4.pdf
[3]
Adrian Florea – Curs – Arhitectura Microprocesoarelor
http://web.ulb sibiu.ro/laurentiu.bogdan/html/microcontrollere%20introducere.pdf
http://www.etc.ugal.ro/cchiculita/students/pam/Carte_PIC_romana_%20NebojsaMatic.pdf

50
ANEXE:
ANEXA 1 (SCHEMA ELECTRICA DESFASURATA)

ANEXA 2 ANEXA 3

51
ANEXA 4

ANEXA 5 ANEXA 6