Контроллер направления камеры
Контроллер направления камеры (СDC, Camera Direction Controller) - электронная схема, предназначенная для регулирования направления объектива камер, установленных на кардановом подвесе башни, путем управления двигателями тангажа (вертикальная наводка) и рысканья (горизонтальная наводка). Схема выполнена на базе микроконтроллера ATMega64A (частота 14.7456 МГц - оптимальная для UART). Адаптивное управление шаговыми двигателями. Обратная связь по положению получается при помощи постоянного считывания и интегрирования выходных данных инкрементных энкодеров (считываются две дорожки кодирующего диска: индексная - для отсчета дискретных смещений по квадратурной схеме для определения направления вращения, и нулевая - для получения необходимой точки отсчета).
Contents |
Исполнительные устройства
Шаговые двигатели включенные по биполярной схеме (5-12В).
- Двигатель 1 - управление вертикальной наводкой (тангаж). Модель: MP35EA. Встроенный редуктор. Выходной вал - шлиц. (12В, 92мА, 4-фазный биполярный, передаточное число 1:85, момент = 0.4 кг*см). (Спецификация: http://www.mmc.co.jp/mmcg/cmi/en/01030403.html)
- Двигатель 2 - привод тормоза. Модель: M20SP шаговый двигатель (винтового типа, снят из 3.5" НГМД) (4-выводный, угловой шаг = 18 градусов, 2-фазный, биполярный, номинальное напряжение: 5В, сопротивление обмотки: 6.3 Ома, Втягивающий момент (при 500 имп./с) (без нагрузки) = 43 грамм-см, Выталкивающий момент (500 имп./с) (без нагрузки) = 53 грамм-см, момент удержания вала = 100 грамм-см, масса = 21.6 грамма) (похожая модель двигателя: http://www.vitech.com.tw/products_motors_05.html). Двигатель эксплуатируется на напряжении 12В (форсирован).
- Двигатель 3 - управление горизонтальной наводокой (рысканье). Модель: ALTN1728D63. Стандарт крепления и размеров: NEMA 17. Изготовитель: OSM Technology. Два выходных вала. (1.8 градуса угловой шаг, точность позиционирования: 5%, момент инерции ротора: 82 грамма*см2, диэлектрическая стойкость = ~500В, масса: 0.4 кг). Момент удержания вала (2 фазы включены) = 0.59 Н*м, Номинальный ток: 2.0 Ампера. Сопротивление обмотки: 1.4 Ома +- 10%. Номинальное напряжение: 2.8В. Индуктивность обмотки (обычно) (при частоте 1 КГц) = 2.7 мГн +- 20%. Разьем: L1 = Черный + Зеленый, L2 = Красный+Синий.
Датчики
Оптопрерыватели (щелевые оптопары) VISHAY TCST1202 (предпочтительно) (апертура: 0.5 мм) либо эквивалентный с более высоким или низким разрешением (TCST1103 - 1.0 мм, TCST1202 - 0.5 мм, TCST1300 - 0.25 мм).
Датчик тока на базе шунтового резистора сопротивлением 1.0 Ом (5%) на каждую обмотку двигателей №2 и №3.
Система технического зрения
Две веб-камеры модели Philips spc 2050nc. Характеристики:
- 6 FPS @ 1600x1200, 90 FPS @ 640x480
- низкий уровень шума изображения
Версия 5
Эта новая версия CDC, которая уже установлена и используется. Она на 50% меньше по площади и исправляет недостатки предыдущей модели (версии 4).
Принципиальная электрическая схема
Рисунок печатной платы
Фотография устройства
Версия 4
Эта плата способна управлять тремя шаговыми двигателями и лазером. Способна на микрошаговое управление шаговым двигателем, считывание тока обмотки, осуществление обратной связи путем считывания положения энкодером, включать и регулировать яркость лазера. Полученная схема имеет несколько небольших недостатков, которые устраняются в более новой версии. Тем не менее, эта схема хорошо справляется с поставленными задачами.
Принципиальная электрическая схема
Рисунок печатной платы
Фотография устройства
Полученная схема имеет такие недостатки:
- ключи разьемов оптического энкодера размещены в обратном направлении (применялся BCON-100T разьем вместо PCON-100T)
- силовой разьем и вывод лазера получил слишком большие размеры (шаг выводов 3.96 мм вместо 2.54 мм)
- слишком большой размер печатной платы (не экономно использована площадь ПП)
- гасящие диоды выбраны с чрезмерным запасом (3А вместо 1А постоянного тока)
- радиаторы мостовых схем L298N мешают подключению двигателей (отведено мало места)
- применяется 10-штырьковый разьем AVR ISP вместо компактного 6-штырькового
- мостовая ИМС L293DD разведена так, что оба ENABLE вывода должны быть включены одновременно для работы двигателя вертикальной наводки
- плохой теплоотвод с микросхемы L293DD (отсутствует медное покрытие в области выводов GND)
- впаянные шунтовые резисторы имеют слишком низкую рассеиваемую мощность (0.5Вт вместо 1Вт) и слишком высокий номинал (1 Ом вместо 0.47 Ома)
- отсутствует заливка медью - повышенное омическое сопротивление по линии GND
Версия 3
Не была изготовлена, поскольку отсутствовало управление лазером и тормозом, также по причине повышения требований по току к двигателю горизонтальной наводки (смена модели двигателя). Все предыдущие версии были изготовлены на макетных платах.
Принципиальная электрическая схема
