DC motor 的控制 应用：Automated Storage and Retrieval System

whkang07

我是MMU mechanical final year 的学生 （在忙着FYP)。基本上，这是一个问功课的帖。。
我的FYP题目是Automated Storage and Retrieval System. 属于warehouse management吧~
我必须在电脑弄一个简单的GUI，来控制一个mechanism,以准确的store/retrieve 一些item/part 在2个架子上（2x2x两个架子）

由于在整个大学里都是忙着学生活动，而忽略很多practical 的机会， 现在FYP的时候真的是从头学起~

我已经用Visual Basic 2008写好了我的GUI， 并试验了，它能和我的MCU沟通~
我的概念是做一个小型的robot base, 它能载着我的linear motor 和我的storage and retrieval arm（一个dc motor，配合rack and pinion method控制aluminum bar向左，或向右）, 去到特定的位置上，它会停下，并执行其他的command, (伸展linear motor, 储存，或领取物件）

所以我的整个project, 会用到好几个dc motor。

由于真的缺乏电子上的知识和贪图方便，我向cytron买了SK40B PIC Start Up Kit 和 Motor Driver 。 所以版主要求的circuit diagram 我真的没法提供~

1。 你要想做什么？ 你的应用是什么？
基本上，我现在还处于开端，我需要试验dc motor 会不会在配合limit switch 时，停止转动，或到反转动~


2。你想要拿到什么效果
我用两个dc motor, 和两个limit switch, 当limit switch A没被按时， 两个dc motor会持续顺时针方向转动，当li
limit switch A 被按时，他们会停止。 然后进入逆时针方向转动，直到limit switch B 被按。 一直重复~


3。你做了什么
我用了PIC版主提供的电路图~ （因为我需要控制多个dc motor， 所以除了向cytron买的，我也自己做）




我做了两套同样的motor driver (还没焊接，只是在breadboard 上试验罢了）。


4。你遇到了什么问题。
我用multimeter test了我的program code, 证实我的coding 是能像我要求般的运作。 （click limit switch, test port output (high/low) )。 可是当我接到motor driver时，状况就来了。
状况A. dc motor不能配合limit switch, 停止/反转
状况B。dc motor 会自动停止，或自动反转
状况C。relay会tak tak 声，只是motor 不会转
等等~ 很乱就是了~


ps：
1。我用cytron 的 motor driver 试验过，的确能做到我要的效果（配合limit switch A 和 B) （虽然只是控制一粒motor）
2。我尝试过用PIC版主的电路图，控制我的2粒 dc motor（没配合limit switch)。要求它做简单的动作（顺时针3秒，然后逆时针3秒，一直重复）它也能做要~ （是不是证明了我接的没错啊？，可为什么要配合limit switch 时，却状况连连呢？）


5。你用什么MCU？
用着 PIC16F877A


6。你用什么语言？ ASM /C/PICBasic/Keil？Compiler 版本?
C language， mikroC PRO for PIC


7. 有源码吗？

(codeA: 要做到的效果/做不到的效果）

1. void forward();
   
2. void backward();
   
3. 
   
4. 
   
5. void main() {
   
6. 
   
7. TRISB = 0b11000001; //RB0 as on board push button, RB6 and RB7 as limit switch input
   
8. TRISD = 0;         //RD2/3 as motorA output pin, RD6/7 as motorB output pin
   
9. PORTB = 0;
   
10. PORTD = 0;
    
11. 
    
12. 
    
13. 
    
14. while (PORTB.F0 == 1) continue;
    
15. 
    
16. while (1) {
    
17. forward();
    
18. backward();
    
19. }
    
20. 
    
21. }
    
22. 
    
23. void forward() {
    
24. while(PORTB.F6 == 0) {     //当limit switch A 没被按时，motor 顺时钟转动）
    
25. PORTD.F2 = 1;
    
26. PORTD.F3 = 0;
    
27. PORTD.F6 = 0;
    
28. PORTD.F7 = 1; }        //当limit switch A 被按时， motor逆时针停止
    
29. PORTD.F2 = 0;
    
30. PORTD.F3 = 0;
    
31. PORTD.F6 = 0;
    
32. PORTD.F7 = 0;
    
33. delay_ms(3000); }
    
34. 
    
35. void backward() {       //当limit switch B 没被按时，motor 逆时钟转动）
    
36. while(PORTB.F7 == 0) {
    
37. PORTD.F2 = 0;
    
38. PORTD.F3 = 1;
    
39. PORTD.F6 = 1;
    
40. PORTD.F7 = 0;}        //当limit switch A 被按时， motor逆时针停止
    
41. PORTD.F2 = 0;
    
42. PORTD.F3 = 0;
    
43. PORTD.F6 = 0;
    
44. PORTD.F7 = 0;
    
45. delay_ms(3000); }
    

复制代码

(codeB: 用同样circuit 做到的效果）

1. void main() {
   
2. TRISB = 0b00000001;
   
3. TRISD = 0;
   
4. PORTB = 0;
   
5. PORTD = 0;
   
6. 
   
7. while (PORTB.F0 = 1) continue;
   
8. 
   
9. while(1){
   
10. PORTD.F2 = 1;
    
11. PORTD.F3 = 0;
    
12. PORTB.F6 = 1;
    
13. PORTB.F7 = 0;
    
14. delay_ms(5000);
    
15. PORTD.F2 = 0;
    
16. PORTD.F3 = 1;
    
17. PORTB.F6 = 0;
    
18. PORTB.F7 = 1;
    
19. delay_ms(5000); }
    
20. 
    
21. }
    

复制代码

8. 有电路图吗？
motor driver 的电路图是上述的。 cytron 的产品电路图，没办法提供


9。 有照片/图片补充吗？
没有~


10。你住的地区在哪里？ 如要买东西可能同区域的朋友能给予建议。
马六甲


11。你google 了吗？如有，搜索关键字是什么？
google了relay function problem.. 因为真的不懂要google什么  T。T


备注：我用的DC Motor :
DC12VOutput Power: 3.4 WattMaximum Current: 1.1ARated Speed: 17RPMRated Torque: 1960mN.m










后序：
希望各位能帮帮我看看出了什么问题。 我会用心学的。 C language, limit switch connection, motor driver, relay operation, vb 2008 code ，等等我也是为了这project慢慢google 慢慢学习回来的（真的好像是从头开始酱）~ 只是这次真的遇到了瓶颈， 没法不麻烦大家~

pic

4。你遇到了什么问题。
我用multimeter test了我的program code, 证实我的coding 是能像我要求般的运作。 （click limitswitch, test port output (high/low) )。 可是当我接到motor driver时，状况就来了。
状况A. dc motor不能配合limit switch, 停止/反转
状况B。dc motor 会自动停止，或自动反转
状况C。relay会tak tak 声，只是motor 不会转
等等~ 很乱就是了~
whkang07 发表于 24-1-2010 03:54 AM

首先， 谢谢你按版规发帖， 奖励30分。

你的limit switch 怎样接去MCU？Active Low 还是 Active High？
你需要debounce 那个limit switch， 可以用 Software debounce 或hardware debounce

你可以参考waiweng大大建议的电路：S1 换去你的limit Switch。
必要时， 把C1的电容值加大。（0.47～1uF）
http://cforum3.cari.com.my/viewthread.php?tid=1841821&extra=page%3D1&page=2
#31楼


加入debounce后再试试看吧。。。

whkang07

回复 2# pic


谢谢版主的回复。

我的limit switch 是这样接的~


5V------------4.7K Resistor-----------Limit Switch NC Pin--------------MCU I/O POrt


                                                  Limit Switch Com Pin-----------GND


哦，是debouncing 的问题吗？我会去试试再回来报告的~


昨天也问了一些electronics 朋友的意见~ 他们说有可能是因为我没装Flyback diode 的关系~  Google 了一下，得到了以下的接法~



如果是如上图这样，diode 要选什么型号的？ 1N4001 能吗？ 还是需要到1N5817？

waiweng83

Flyback diode，最好是用 Schottky diode，给 relay 的话，1N4148 就可以了。

pic

哦，是debouncing 的问题吗？我会去试试再回来报告的~
whkang07 发表于 25-1-2010 12:59 PM

90% 是这个问题。你可以从硬体或软体来解决。
google 吧。。。

昨天也问了一些electronics 朋友的意见~ 他们说有可能是因为我没装Flyback diode 的关系~  Google 了一下，得到了以下的接法~

  那个diode 是要保护Transistor， 除非你的Relay很大一颗， 不然不放也无所谓。
反而， 在你的motor 那里放cap， 0.01uF， 要靠近你的motor的输入。
MCU 的VDD Gnd 放0.1uF 的cap。。。
motor在驱动时会产出杂讯。。有可能会干扰MCU。。

whkang07

回复 5#
pic

   不好意思，又要麻烦各位了~

我昨天试验了，加了HardwareDebouncer 和 Flyback diode （1N4148）

我的Dc motor 还是不能够和limit switch 配合。

HardwareDebounce 是照waiweng提供的电路图接的。（用了0.47uF 的 cap，0.1uF 的也是同样效果）

Motor Drivercircuit 和 limit switch circuit 因该都没接错~

仍然能够执行Loop Forever左转3秒，右转3秒的Simple Program。

我也用Multimeter 试了limit switch (+hardware debounce),没问题~ 当switch被按时，RB6 / RB7都能被test到5V

coding和一楼的一样

面对了几个状况~

当program开始跑了，dc motor 开始转动（这时RC6/RC7都是0V）。但突然间dc motor会停止转动（RC6/RC7 突然间sense 到+-3V，然后RC6 和RC7 的pin都会被维持在+-3V）

*我没activatelimit switch，dc motor 是自动停止的

*dc motor 停止后，不管我按limit switchA / B，都没反应，还是维持在+-3V，除非我reset 我的circuit, 他们才恢复正常（按 - 5V，不按 - 0V）

我的limit switch circuit 和2 set motor driver circuit 都是build在同一片breadboard上，不懂会有影响吗？

版主，我不是很明白这两段~

在你的motor 那里放cap， 0.01uF，要靠近你的motor的输入。

是整样的接法呢？是MCU Pin -----capacitor-----motor terminal 吗？还是直接across terminals?

MCU 的VDD Gnd 放0.1uF 的cap。。。

是 VDD ---- capacitor ---GND 吗？

这两样还没试。。
如果问了过于笨的问题，还请见谅

pic

当program开始跑了，dc motor 开始转动（这时RC6/RC7都是0V）。但突然间dc motor会停止转动（RC6/RC7 突然间sense 到+-3V，然后RC6 和RC7 的pin都会被维持在+-3V）
*我没activatelimit switch，dc motor 是自动停止的
*dc motor 停止后，不管我按limit switchA / B，都没反应，还是维持在+-3V，除非我reset 我的circuit, 他们才恢复正常（按 - 5V，不按 - 0V）
whkang07 发表于 27-1-2010 06:48 AM

几种可能性。
1。 你的电力是什么？ 电池， 还是adaptor？ 电流足够吗？
2。你的MCU 有启动Brownout reset 吗？ 暂时关掉再试
3. 你的MCU 被干扰， 当机了。。  

你一定要找出停机的原因， 不然不要继续。。

是整样的接法呢？是MCU Pin -----capacitor-----motor terminal 吗？还是直接across terminals?
是 VDD ---- capacitor ---GND 吗？

像这样 ， 这个遥控直升机， 它有三个Cap， motor在高速运转时会产生干扰， 电容会吸收掉高频波。
diode 你就不要放了， 因为你的极性会 正负倒反， 除非放clamping Diode /TVS 之类的







你在MCU 的VDD-GND， 就在MCU底下， 越靠近越好， 一定要放一粒0.1uF 的cap。

还有， 你的PIC MCU 的MCLR怎样接？我想知道。

whkang07

回复 7# pic


首先，先谢谢版主的用心回复。 感激~

由于真的缺乏电子上的知识和贪图方便，我向cytron买了SK40B PIC Start Up Kit 所以关于MCLR pin 的接法，真的没办法知道~


SK40B 是用adapter提供power的， 12VDC， 350mA， 而dc motor是用12V 1.2Ah 的


我会去接上capacitor 和关掉 brown out reset 再试的。

pic

回复  pic
SK40B 是用adapter提供power的， 12VDC， 350mA， 而dc motor是用12V 1.2Ah 的
whkang07 发表于 27-1-2010 09:28 AM

马达 motor 的电源也是从 Adaptor 取得？ 还是什么？

waiweng83

从你的 coding 看来，应该不是 debouncing 问题。试试看如果不接 motor，只是量 relay 那边的 output，能够操作吗？

whkang07

回复 9# pic


   dc motor 的 power 是 lead acid rechargable battery 来的~

whkang07

回复 10# waiweng83


   用multimeter 量了， 不接motor, 只是拿relay的output, 没问题~ 可是一接上motor, 有sot sot了。
那就是说motor 的noise 影响了MCU吗？

waiweng83

很大可能性是 motor noise 影响了。你用的是什么 motor？很大 amp 的？如果用 cytron 的 motor driver 的话没有问题？

你可以先用一粒 motor 来试：

1）放 free wheeling diode。如果 amp 不大，可以用 1N5817。
2）Motor ground 和 Circuit ground 不要接在一起。
3）如果你有其它比较小的 motor，用它来试一试。

whkang07

回复 13# waiweng83


我已经装上了1N4148 as Flyback Diode 了~ 一定要1N5817吗？

Motor ground 和 Circuit ground 不要接在一起？如何说呢？

我的dc motor
DC12V
Output Power: 3.4 Watt
Maximum Current: 1.1A
Rated Speed: 17RPM
Rated Torque: 1960mN.m

@PIC版主，

我已装上了capacitor (3 x 0.01uF）在我的motor 了， 和0.1uF 在 5v - GND 了。。 情况有好转”一些“
有时候motor能正确地配合limit switch input转动， 但更多的时候，它还是有点sot sot (普遍上，有好过之前）

想问，那0.01uF 和 0.1 uF 的value 是fix的吗？ 还是我能换更大的电容？

pic

回复  waiweng83
   用multimeter 量了， 不接motor, 只是拿relay的output, 没问题~ 可是一接上motor ...
whkang07 发表于 28-1-2010 12:09 AM

可以放照片吗？ 想看看你的motor， 你的电路板， 你的电线的长度 等等。
还有你的电路， 真正的线路， 会帮助大家了解你的问题。

先了解， 然后， 我再告诉你如何把motor 的noise 拿掉。

pic

1）放 free wheeling diode。如果 amp 不大，可以用 1N5817。
waiweng83 发表于 28-1-2010 09:53 AM

他的motor 的+-极性会变， 可能要放zener，back to back， 或低压的TVS Diode。

waiweng83

回复  waiweng83
我已经装上了1N4148 as Flyback Diode 了~ 一定要1N5817吗？
whkang07 发表于 29-1-2010 12:43 AM

你的 1N4148 是装在 relay 还是 motor？我指的是在 motor 的。好像这样：


Diode 最好是用 1N5817，如果 flyback current 太高的话，1N4148 可能会烧掉。

他的motor 的+-极性会变， 可能要放zener，back to back， 或低压的TVS Diode。
pic 发表于 29-1-2010 09:15 AM

zener diode 怎样接？？？

matthew

你好，我现在大学3年级 也是要做类似你的 ASRS sytem，请问你用什么motor ？

pic

file:///C:/DOCUME%7E1/lee/LOCALS%7E1/Temp/moz-screenshot-3.pngfile:///C:/DOCUME%7E1/lee/LOCALS%7E1/Temp/moz-screenshot-4.pngfile:///C:/DOCUME%7E1/lee/LOCALS%7E1/Temp/moz-screenshot-5.png

你的 1N4148 是装在 relay 还是 motor？我指的是在 motor 的。好像这样：


Diode 最好是用 1N5817，如果 flyback current 太高的话，1N4148 可能会烧掉。

你的电路会比较理想。 如果用1N400x 可以吗？

你的 1N4148 是装在 relay 还是 motor？我指的是在 motor 的。好像这样：
Diode 最好是用 1N5817 ...
waiweng83 发表于 29-1-2010 10:43 AM

哦， 我是这样想的。。 但是你上面的电路会更恰当

waiweng83

你的电路会比较理想。 如果用1N400x 可以吗？
pic 发表于 31-1-2010 02:11 PM

这个我也不确定。但最好是用 schottky diode，或其它快速的 diode。这样从 reverse polarity 到 diode turn on 的时间比较短，spark 也会比较小。

哦， 我是这样想的。。 但是你上面的电路会更恰当

这个我到真的没见过。不过理论上看起来也是行得通的。