MSP430 G2553 kontrolörünü kullanarak L293D entegresiyle DC Motor Kontrolü

PWM (Sinyal Genişlik Modülasyonu) Tekniği Nedir?




Modülasyon işlemi gerçekleştiren bu tekniğin asıl amacı cihazlara verilen elektriğin gücünü kontrol altında tutmaktır. Sinyal bilgisinin aktarım için uygun hale çevirilmesi amacının yanı sıra güç kontrolü sağlamak ve elektrik makineleri, güneş pili şarj üniteleri gibi özel devrelere destek olmak amacı da taşır.







ROBOTİKTE SIK KULLANILAN MOTOR SÜRÜCÜ ENTEGRELER







Mikrodenetleyicilerin çıkışları DC motorları veya step motorları direkt olarak kontrol etmek için yetersiz olduğundan motor sürücü devreler kullanılır. Motor sürücü devreler ile mikrodenetleyicilerin çıkışlarından alınan sinyaller yükseltilerek motorların kontrolü sağlanır. Motor sürücü devreler transistörler kullanılarak H köprüsü ve benzeri şekillerde hazırlanabilir. Ancak genellikle kolaylık açısından motor sürücü entegre devreler tercih edilmektedir.




Robotikte en sık kullanılan motor sürücü entegre devreler; DC motor kontrolleri için L293D, L293B, L298 motor sürücü entegrelerdir. Motor sürücü entegre seçiminde temel özellik entegrenin kullanım voltajı ve akım sınırı gibi özellikleridir.




L293D ile DC Motor Kontrolü

Neden?
L293D, denetim kartlarının yüksek voltaj ve akım gereksinimi olan elemanları (motor,röle) kontrol etmesi için kullanılır. Motorun ihtiyaç duyduğu akım, denetim kartının verebileceğinden fazla olduğundan, voltajı ve akımı artırmak için sürücü devreleri kullanılmalıdır, aksi takdirde denetim kartının yanmasına sebep olunabilir.

Özellikler:
- Sağ ve sol tarafının bağımsız çalışması
- 1 adet L293D iki motoru çift yönlü kontrol edebilir



Devrenin kurulması:
- Ilk olarak, 4-5-12-13 nolu bacaklar(entegrenin tam ortasındakiler birleştirilip, toprak olarak kullanılmalıdır.
- Motorlar, 3-6 ve 11-14 nolu bacaklara bağlanır.
- 1-16-9 nolu bacaklara 5 Volt verilir.
- 2 ve 7 nolu bacaklar 1. motoru, 10 ve 15 nolu bacaklar 2. motoru çalıştırır.
- 8 nolu bacaktan, motora uygulanacak voltaj verilir (36 V’dan fazla olmamalıdır).

MSP430 G2553 7 Segment Display Code and Running

#include <msp430.h>

void kucuktenBuyuge(void); // Küçükten büyüğe sayar.
void buyuktenKucuge(void); // Büyükten küçüğe sayar.
void sayiGoster(int); // O anki sayıyı displayde gösterir.
void bekle(void); // Sayılar arası bekleme.
int i;
long int delay;
void main( void )
{
  // Stop watchdog timer to prevent time out reset
  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

  P1DIR = 0xFF; // P1 çıkış olarak ayarlandı.
  P1OUT = 0x3F; // 0 sayısı displaye basıldı.
  P1OUT = 0x00; // 0 sayısı displaye basıldı.
  P1OUT = 0x86; // 0 sayısı displaye basıldı.


  while(1) // Sonsuz döngü.
  {
    kucuktenBuyuge(); // Fonksiyonlar çağrılıyor.
    buyuktenKucuge();
  }
}

void kucuktenBuyuge(void)
{

  for (i = 0 ; i < 9 ; i++) // 0'dan 9'a kadar sayar.
  {
    sayiGoster(i); // O anki sayıyı basması için fonksiyonu çağırır.
    bekle(); // Bir süre bekle.
  }
}

void buyuktenKucuge(void)
{

  for (i = 9 ; i > 0 ; i--) // 9'dan 0'a kadar sayar.
  {
    sayiGoster(i); // Sayının basılması için fonksiyon çağırır.
    bekle(); // Bir süre bekle.
  }
}

void sayiGoster(int sayi)
{
  switch(sayi) // Gelen sayı kaç?
  {
    case 0 : P1OUT = 0x3F; break; // Sayı 0 ise ilgili pinler ayarlanır.
    case 1 : P1OUT = 0x86; break; // 1
    case 2 : P1OUT = 0x5B; break; // 2
    case 3 : P1OUT = 0xCF; break; // 3
    case 4 : P1OUT = 0x66; break; // 4
    case 5 : P1OUT = 0xED; break; // 5
    case 6 : P1OUT = 0xFD; break; // 6
    case 7 : P1OUT = 0x07; break; // 7
    case 8 : P1OUT = 0xFF; break; // 8
    case 9 : P1OUT = 0xE7; break; // 9
    default : P1OUT = 0x0D; break; // Hata oluştu, displayde 'E' harfini göster.
  }
}

void bekle(void)
{

  for(delay = 0 ; delay < 20000 ; delay++); // Hiçbir işlem yapmadan bekle.
}

ELEKTRİK ELEKTRONİK

MARMARA ÜNİVERSİTESİ

TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ

ELEKTRİK ELEKTRONİK DENEY 

 Caner Ezeroğlu

1.DİYOT KARAKTERİSTİĞİ                    

AMAÇ:

1. Bir ölçü aleti ile (volt-ohm metre) diyodu kontrol etmek.(anot veya katod terminallerinin

saptanması)

2. Diyodun doğru ve ters polarma karakteristiğini incelemek.

3. Diyodun dc ve ac direncinin nasıl bulunacağını öğrenmek.

MALZEME LİSTESİ:

1. 1N 4004 Silikon diyot ya da eşleniği

2. 0 – 25 V arasında ayarlanabilen DC güç kaynağı

3. Dirençler: 1 – 470 K, 1 – 1K

4. 2 adet analog ölçü aleti

Diyodun anot ve katodu belirlenmesinde avometre ile ölçersek; avometreninproblarıdiyodun ayaklarına takılır.Sonra ters çevirilip tekrar avometrede değer okunur.Bir işlemde direnç okunur diğer işlemde sonuç göstermezse diyodumuz sağlamdır.

Diyodun sağlam olduğu anlaşıldıktan sonra anot-katot uçları bulunur. Diyodun iletime geçtiği anda (ölçü aleti değer gösterdiğinde) kırmızı probun bağlı olduğu diyot ayağı anot(+),siyah probun bağlı olduğu ayaksa katottur(-).

VD(Volt)	E(Volt)	VR(Volt)	I=VR/R
0.0	0.0	0.0	0.0
0.1	0.1	0.0	0.0
0.2	0.2	0.00001	0.0
0.3	0.3	0.0002	0.0
0.4	0.4	0.003	3x10-6
0.5	0.55	0,048	4.8x10-5
0.6	1.5	0.89	8.9x10-4
0.7	10	9.30	9.3x10-3

2.  TABLO-1

 

TABLO 2 (PROTEUS’TAN)

VD(Volt)	E(Volt)	VR(Volt)	I=VR/R
0	0.0	0.0	0.0
-5	5.2	-0.02	0.0
-10	10.8	-0.05	0.0
-15	15.02	-0.07	0.0
-20	20.06	-0.09	0.0
-25	25.1	-0,12	0.0

3. BÜYÜK-İŞARET DİYOT                             

DEVRELERİ

(Doğrultucular, Filtreler ve Dalgalanma)

AMAÇ

1. Yarım ve tam dalga doğrultucunun çalışmasını öğrenmek ve devreyi kurarak

doğrultucu oluşturmak.

2. Doğrultucu çıkışındaki dalgalanmayı (ripple) azaltmak için kullanılan kondansatörün

etkisini incelemek.

3. Güç kaynaklarının yükleme etkisinin dalgalanmayı nasıl etkilediğini gözlemlemek.

MALZEME LİSTESİ

1. 4 adet 1N4004 Silikon diyot ya da eşleniği

2. 1 adet transformatör

3. 0 – 5 V DC güç kaynağı

4. Analog İşaret Üreteci (1 KHz’lik 5 Vt-t Sinüs veya kare )

5. Dirençler: 1 –10 K, 1-1 K, 1- 470 

6. Potansiyometre: 1 – 10K

7. Çift ışınlı osiloskop

1.

Şekil-1a

Burada sinyalimiz diyot ile yarım dalga şeklinde oluşmuştur. Şekilde gördüğümüz üzere osiloskop yardımıyla Tepe değeri  5V’tur. V(R) değerimiz de voltmetre yardımıyla 2.13V’tur.

Tepe değerinde +5V vardır. I=V/R formülünden I=5/0.5K’dan I=10mA’lik akımımız bulunmaktadır.

Şekil-1b

Şekil-1c

Potansiyometreyi minimum konumuna getirdiğimizde devredeki voltmetremiz 2.10-2.20V (şekil-1b)değerlerini gösterirken maksimum konumda yaklaşık 2.02V(Şekil-1c) değer göstermektedir.

Osilakopta iken minimumda sinyalin tepe değeri maksimum konumundaki sinyal tepe değerine göre daha yüksek değer oluyor.

Şekil-2a

Osilaskopta gördüğümüz gibi negatif alternansta yarım dalga bulmuş oluyoruz.İlk şekilde bulunan sinyal değerinin negatif alanda yansıması görüyoruz.

Şekil-2b

Şekil-2c

Potansiyometre minimumda(Şekil-2b) iken sinyal dalgasının negatif bölgede tepe değeri maksimumdakine(Şekil-2c) göre daha yüksek değerdedir.Volmetre de potansiyometre minimumda 2.16V,maksimumda 2.08V değerleri göstermektedir.

Şekil-3

Şekil -4a

V(rms)=V(peak)/2√3 denklemimiz. V(peak)=81V. Buradan V(rms)=23,38V bulunur.

%Dalgalanma= [V(rms)/V(dc)]x100. %Dalgalanma=[23,38/220]x100=10,62 çıkar.%6.5’ten büyük olduğu için bu filtreye çok yüklenilmiş denir.

        

Şekil-4b

     V(peak)=3.5x0.25mV=37.                                   V(rms)0,875mV/2√3=10,68mV

%Dalgalanma=[10,68^-3/220]*100=%0,0485è Filtreye az yüklenilmiş

4. KIRPICI VE KENETLEYİCİ DEVRELER,

MANTIKSAL İŞLEMLER DEVRESİ

AMAÇ

1. Pasif kırpıcı devrelerin nasıl çalıştığını görmek.

2. Pasif kenetleyici devrelerin nasıl çalıştığını görmek.

3. Basit mantıksal devrelerde diyotların fonksiyonlarını araştırmak.

MALZEME LİSTESİ

1. 2 adet 1N4004 Silikon diyot veya eşleniği

2. 0 – 15 V arası ayarlanabilen DC güç kaynağı

3. Analog İşaret Üreteci(1 KHz, 5 – 10 V tepeden tepeye Sinüs dalga)

4. Dirençler: 1- 100 K, 1- 10K, 1- 1K, 1- 470 

5. Potansiyometre: 1- 10 K

6. Kondansatörler: 1- 1F (25 V)

7. Çift ışınlı osiloskop

-Basit mantık kapılarında diyotların davranışını görmek amacıyla aşağıdaki devreyi

kurunuz.  Tablo 1’deki tüm V1 ve V2 kombinasyonları için VO değerini ölçüp, kaydediniz.

V1 (VOLT)	V2 (VOLT)	VO ÖLÇÜLEN	VO HESAPLANAN
0	0	0.64	0.7
0	5	0.67	0.7
5	0	0.67	0.7
5	5	5.0	5.0

-Başka bir mantık kapısını incelemek amacıyla aşağıdaki devreyi kurunuz ve işlem

basamağı 7’yi Tablo 2‘deki değerler için tekrarlayınız.

V1 (VOLT)	V2 (VOLT)	VO ÖLÇÜLEN	VO HESAPLANAN
0	0	0.0	0.7
0	5	4.33	5.0
5	0	4.36	5.0
5	5	4.33	5.0

5. ZENER DİYOT

AMAÇ

1. Zener diyodun I-V karakteristiğini oluşturmak.

2. Zener diyodun voltaj regülatörü olarak kullanılışını görmek.

3. Zener diyodun regülasyon çizgisini ve zener diyot regülatörün çıkış direncini

ölçmek.

MALZEME LİSTESİ

1. 1N4736 6.8 V (1 W) zener diyot

2. 0– 15 V arasında ayarlı DC güç kaynağı

3. Dirençler:1–10 KΩ, 1–8.2 KΩ, 1–6.8 KΩ, 1–4.7 KΩ, 1–2.2 kΩ, 1–1KΩ, 1–560 Ω,

1–100 Ω

4. Ölçü aleti

İŞLEM BASAMAKLARI

1. Zener diyodun doğru-kutuplama karakteristiğini çıkarmak için aşağıdaki devreyi kurunuz.

2. Uygulanan E gerilimini, zener diyot üzerinde düşen gerilim değeri V’nin Tablo

1’deki her bir değeri için ayarlayınız. Her bir V değeri için, direnç üzerinde düşen gerilimi

ölçünüz. (Direnç üzerinde düşen gerilim zener diyot üzerinden geçen akımın hesaplanmasında

kullanılacaktır.)

TABLO 1    V (VOLT)	VR (VOLT)	I=VR/R
0.1	0.1	0.1mA
0.3	1	1mA
0.5	25	25mA
0.6	40.4	40.4mA

3. Zener diyodun ters-kutuplama karakteristiğini çıkarmak için dc güç kaynağının

yönünü ters çeviriniz. Ayrıca Şekil 3’ten de gözüktüğü üzere 1K’luk direnci 100 ’luk

dirençle yer değiştiriniz.

4. E gerilimini, Tablo 2’de yer alan zener diyot üzerinden geçen akım değerlerini elde

edecek şekilde ayarlayınız. IZ’nin her bir değeri için zener diyot üzerinde düşen V gerilimini

ölçünüz.

I	V(VOLT)
50uA	6.63
100uA	6.65
1mA	6.71
5mA	6.77
10uA	6.82
15mA	6.84
20mA	6.89
30mA	6.95

5. Zener diyodun voltaj regülatörü olarak nasıl kullanıldığını görmek amacıyla

aşağıdaki devreyi kurunuz.

6. Regülasyon çizgisini belirlemek için, RL=10 KÙ ve E=10 V yapınız. Tablo 3’teki

her bir E değeri için 6. basamağı tekrarlayınız.

I	V(VOLT)
50uA	6.63
100uA	6.65
1mA	6.71
5mA	6.77
10uA	6.82
15mA	6.84
20mA	6.89
30mA	6.95

RL	VL(VOLT)	IL=VL/RL
10 K	6.95	0.695mA
8.2 K	6.95	0.847mA
6.8 K	6.94	1.022mA
4.7 K	6.95	1.478mA
2.2 K	6.94	3.159mA

7. Regülatörün çıkış direncini belirlemek amacıyla, yine RL=10 Kve E=10 V

yapınız. Daha sonra VL yük gerilimini ölçünüz ve bu ölçme işlemini Tablo 4’te sıralanmış

tüm RL değerleri için tekrarlayınız

7. BJT

ÖN GERİLİMLENDİRME

ÇEŞİTLERİ

AMAÇ:

1. BJT ön gerilimlendirme devrelerine örnek olarak verilen 3 değişik bağlantının çalışma

noktalarını belirlemek.

2. Her bir bağlantı türünü ısı kararlığı açısından değerlendirmek.

MALZEME LİSTESİ

1. 1 adet 2N2222 NPN transistör veya eşleniği

2. DC güç kaynağı

3. Dirençler: 1- 10 K, 1- 470 , 1 - 380 

4. Potansiyometreler:1- 470 K, 1-100 K

5. Sayısal ölçü aleti (VOM)

 İŞLEM BASAMAKLARI

1. Şekil 1’deki devreyi RC = 470 ’luk direnci kullanarak kurunuz. R1 yerine ise 470

K’luk potansiyometre bağlayınız.

2. VCQ gerilimi 7V oluncaya dek potansiyometreyi ayarlayınız ve potansiyometrenin bu

andaki değerini ölçerek, kaydediniz.

POT değeri 141

3. Kollektör ve beyzden geçen akımları ölçüp, Tablo 1’e kaydediniz. (Veya kollektör

direnci üzerinde düşen gerilimi ölçünüz. Daha sonra bunu bildiğiniz RC direncine bölerek akımı

hesaplayınız)

TABLO 2

	Şekil -7.1a			Şekil-7.1b			Şekil-7.1c
	Oda	Isındıktan sonra	Hesaplanan	Oda	Isındıktan sonra	Hesaplanan	Oda	Isındıktan sonra	Hesaplanan
V(CQ)	7	6,25	15,04			7,5	7	9,6	7,5
V(BE)	6,36	5,6	0,6			0,6	7,36	7,21	0,6
I(BQ)	0,0147	14,1	2,13*10^-4			2,0316*10^-4	1,695	3,25	1,173*10^-4
I(CQ)	17,02		0,032			0,0304	9,1914	11,25	0,0176
Β	187,03		150			150	14,577	3,461	150
R1	157K		67,605K			70,5K	30,45K	10K	130K

4. Bir havya yardımıyla transistörü (havyayı transistöre değdirmeden) ısıtınız. İşlem

basamağı 3’ü tekrarlayıp, değerleri Tablo 1’e kaydediniz.

7. Şekil 3’teki devreyi RC = 470 , RE = 380 ve R2 = 10 K‘luk dirençleri kullanarak

kurunuz. R1 yerine ise yine 100 K’luk potansiyometreyi bağlayınız.

8. İşlem basakları 2, 3 ve 4’ü tekrarlayınız.

8. KUVVETLENDİRİCİLER

AMAÇ

1. Emiteri-ortak kuvvetlendiricinin açık-devre gerilim kazancını, yük varken gerilim

kazancını, giriş ve çıkış dirençlerini ölçmek.

2. Küçük-işaret eşdeğer modelini kullanarak emiteri ortak kuvvetlendiriciyi

değerlendirmek.

3. Emiter bypass kondansatörünün gerilim kazancı üzerindeki etkisini incelemek.

MALZEME LİSTESİ

1. 2N 2222 Silikon transistör veya eşleniği

2. 15 V DC güç kaynağı

3. Analog İşaret Üreteci (Ayarlı Sinüs, 10 KHz)

4. Dirençler: 1-56 K, 1-12 K, 1-3.3K, 1-2.2 K, 1-1 K

5. Kondansatörler: 1- 47 F, 2-10 F (25 V’luk)

6. Potansiyometreler: 1- 50 K, 1- 10K

7. Çift ışınlı osiloskop

İŞLEM BASAMAKLARI

1. Ek A’daki işlem basamaklarını tamamlayarak transistörün ’sını hesaplayınız.

2. AV açık-devre gerilim kazancını ve kuvvetlendiricinin çıkış direncini ölçmek için

aşağıdaki devreyi kurunuz.

3. İşaret üretecinin frekansını 10 KHz’e ayarlayınız. Daha sonra kuvvetlendiricinin

çıkışında tepeden tepeye 3V görünceyene dek işaret üretecinin çıkış düğmesi (amplitude) ile

ayar yapınız. Giriş ve çıkış gerilimlerini aynı anda osiloskop ekranında gözlemleyerek, hem

tepeden tepeye genlikleri, hem de giriş-çıkış arasındaki faz ilişkisini kaydediniz. Böylelikle

açık-devre gerilim kazancı Vo/Vin hesaplanabilir.

Vo=6,33 -  Vin=1,10     Gerilim kazancı=5.75

UYARI 1: Kuvvetlendiricinin çıkışında söz konusu değeri görebilmeniz için her işaret

üretecinin üzerinde bulunan attenuation- zayıflatma yazan düğmeye basınız. Böylelikle

çıkış işareti 20 dB zayıflamış olacaktır. Zayıflatma düğmesine bastığınız ve işaret

üretecinin çıkış düğmesini minumuma getirdiğiniz halde dahi çıkış 3 Vt-t olmayabilir.

Çıkış dalga şeklinde eğer her hangi bir bozulma yoksa deneyin bundan sonraki

bölümünde 3 Vt-t değerinin yerine ayarlayabildiğiniz yeni değeri kullanmanızda bir

sakınca yoktur.

UYARI 2: Daha önceki tecrübelere dayanarak işaret üretecinin çıkışının bazı

durumlarda yeterince küçük olamadığından osiloskop ekranındaki sinüs dalga şeklinin

alt veya üstünden veya her iki ucundan aynı anda kırpılmalar görebileceğinizi

söyleyebilirim. Bu durumu gidermek için zayıflatma düğmesine basmanız yeterli

olmayacaktır. Bu yüzden kuvvetlendiricinin kazancını düşürecek (yeterince küçük işaret

veren bir başka işaret üretecinin bulunamadığı durumlarda) deney sorumlusu Öğretim

Elemanını ile birlikte başka çareler aramalısınız.

4. Kuvvetlendiricinin çıkış direncini ölçmek için, 10 K’luk potansiyometreyi çıkış

kuplaj kondansatörü ile şase arasına bağlayınız. Çıkış gerilimi 1.5 Vtt oluncaya dek

potansiyometreyi ayarlayınız. Daha sonra potansiyometrenin ayarını bozmadan devreden

çıkarınız. Değerini ölçüp kaydediniz. Gerilim bölme kuralından yola çıkarsak, ölçtüğünüz

direnç değeri kuvvetlendiricinin çıkış direncine eşit olacaktır.

5. Yükten kaynağa gerilim kazancı

VL/VS‘yi ve kuvvetlendiricinin giriş direnci rin(kat)’ı ölçmek için Şekil 3’teki devreyi kurunuz.