Aplicații ale microcontrolerului ATMega 16 în realizarea unor semnalizări, afișaj pe LCD și comanda unor micromotoare

Introducere

Circumstanţele în care ne găsim astăzi în domeniul microcontrolerelor şi-au avut începuturile în dezvoltarea tehnologiei circuitelor integrate. Această dezvoltare a făcut posibilă înmagazinarea a sute de mii de tranzistoare într-un singur cip. Aceasta a fost o premiză pentru producţia de microprocesoare, şi primele calculatoare au fost făcute prin adăugarea perifericelor ca memorie, linii intrare-ieşire, timer-i şi altele. Următoarea creştere a volumului capsulei a dus la crearea circuitelor integrate. Aceste circuite integrate conţin atât procesorul cât şi perifericele. Aşa s-a întâmplat cum primul cip conţinând un microcalculator, sau ce va deveni cunoscut mai târziu ca microcontroler a luat fiinţă.

Conceptul de mecatronică este inseparabil legat de utilizarea microcontrolerelor.

Printre multele domenii unde utilizarea lor este practic un standard industrial se pot menționa: în industria de automobile (controlul aprinderii/motorului, climatizare, diagnoză, sisteme de alarmă, etc.), în electronica de consum (sisteme audio, televizoare, camere video și videocasetofoane, telefonie mobilă, GPS-uri, jocuri electronice, etc.), în aparatura electrocasnică (mașini de spălat, frigidere, cuptoare cu microunde, aspiratoare), în controlul mediului și climatizare (sere, locuințe, hale industriale), în industria aerospațială, în mijloacele moderne de măsurare - instrumentație (aparate de măsură, senzori și traductoare inteligente), la realizarea de periferice pentru calculatoare, în medicină.

Capitolul I

Conceptul de mecatronică

Conceptul de mecatronică s-a născut în Japonia la începutul deceniului al optulea al secolului trecut. Termenul în sine a fost brevetat de către concernul Yaskawa Electric Co. şi a fost utilizat pentru a descrie fuziunea tehnologicǎ: mecanicǎ - electronicǎ – informaticǎ.

Coloana vertebrală a mecatronicii o constituie tehnologia mecanică, care s-a dezvoltat către mecanizare. Progresele în domeniul tehnologiei electronice, apariţia circuitelor integrate, mici ca dimensiuni, ieftine şi fiabile, au permis includerea electronicii în structurile mecanice. Se realizează astfel integrarea electromecanică.

Următorul pas în integrare a fost determinat de apariţia microprocesoarelor. Cu aceleaşi caracteristici constructive, ca şi circuitele integrate, microprocesoarele au putut fi integrate în structurile electromecanice realizate anterior.

Mecatronica este tehnologia mecanică cerută de societatea informaţională. În tehnologia tradiţională, elementele de bază sunt materialul şi energia. În mecatronică, acestor două elemente li se adaugă informaţia. Practic, problemele privind informaţia vizează: culegerea, prelucrarea, stocarea sau transmiterea acesteia, şi folosirea ei pentru a controla produsele, procesele şi sistemele.

I.1 Structura hard a unui sistem mecatronic

Sistemul de programare a sarcinilor, generează mişcările dorite şi secvenţele acestora în concordanţă cu cerinţele sau comenzile transmise. Acest modul este materializat de microcontrolere.

Controlerul de secveţe şi mişcare compară parametrii curenţi ai mişcării cu cei impuşi şi realizează corecturile necesare. Cel mai des întâlnit algoritm de control este cel Proporţional-Integral-Derivativ (PID).

Amplificatorul de putere amplifică semnalul în concordanţă cu cerinţele actuatorului;

Actuatorul transformă semnalul corectat în semnal de intrare (moment, forţă, viteză) în acord cu cerinţele procesului;

Mecanismele şi transmisiile mecanice realizează adaptarea parametrilor actuatorului la cerinţele impuse de procesul tehnologic.

Senzorii prelucrează informaţii privind parametrii procesului şi transmit semnale corespunzătoare spre controlerul mişcării;

Dispozitivul de condiţionare a semnalelor cuprinde filtre, amplificatoare, etc. care, prelucrează semnalele în concordanţă cu cerinţele impuse de intrarea în controlerul mişcării.