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作者:謝佩均(2004-11-04);推薦:徐業良(2004-11-05)

行動式遠端監控系統-控制系統設計

本文說明行動式遠端監控系統的電源配置、控制方式、網路元件配置、與直流馬達控制設計。

1.     電源配置

行動式遠端監控系統總共有以下元件需要配置電源:

(1)    VOIP網路語音模組

(2)    AP無線網路路由器

(3)    喇叭

(4)    PIC_SERVER單晶片網路伺服器

(5)    AGV無人自走車圖像感應板

(6)    左右馬達控制板

(7)    超音波控制板板

(8)    大燈控制板板

(9)    IP_CAM網路攝影機模組

上述9項元件中只有VOIP網路語音模組及AP無線網路路由器為5V電壓,其餘皆為12V電壓。此9個元件電源配置規劃如圖1,電源皆從12V蓄電池連接到電源板,在電源板中將電源整合並且降壓或是穩壓成各個元件所需之電源。

1. 總電源配置圖

2.     控制方式

行動式遠端監控系統的控制方式主要分成兩個核心,一個為能與網路溝通的PIC_SERVER,另一個則是整合內部多項功能的PIC_PROTOPIC_SERVER能夠接收網路端的使用者下的訊號,包括切換自動∕手動控制乘載器的前進、後退、停止,以及IP_CAM的轉動及畫面,再將訊號交由PIC_PROTO處理;而PIC_PROTO即整合各個元件的訊號作為乘載器行走的主控電腦,如AGV無人自走車圖像感應板、MOTOR左右馬達控制板、超音波控制板、大燈控制板以及IP_CAM模組的控制。

(1)       PIC_SERVERPIC_PROTO、與IP_CAM控制方式

如圖2PIC_PROTO有許多控制訊號連接,主要分成兩類功能,第一類為控制功能,使用者將控制訊號經由PIC_SERVER再控制PIC_PROTO,第二種為傳輸功能,PIC_PROTO判斷行走資訊再將資料傳給IP_CAM。以控制功能而言,A控制線01決定網路使用者要令行動式遠端監控系統手動或自動,當A控制線為0時,由BCDE四條控制線操作乘載器的前進、後退、與轉彎等動作。當A控制線為1時,乘載器會進入自主行為模式。以傳輸功能而言,PIC_PROTOIP_CAM之間透過RS232介面傳輸資料,令IP_CAM轉動與調整畫面。

2. PIC_SERVERPIC_PROTOIP_CAM關係圖

(2)       PIC_PROTO、馬達驅動器、與左右馬達控制方式

3PIC_PROTO給馬達驅動器控制訊號以控制左右馬達動作。控制的方式是將前面接收到的BCDE訊號,轉換成FGHI發送的訊號線,將訊號給入馬達驅動器後即可分別控制左右馬達。

3. PIC_PROTO、馬達驅動器、左右馬達關係圖

(3)       PIC_PROTOAGV無人自走車圖像感測器、與超音波控制方式

如圖4AGV無人自走車圖像感測器由7個光電開關所組成,感測地面軌道後會有所組成的變化,所以PIC_PROTOAGV感測器之間有7條訊號線與1條地線連接。還有控制前後大燈的V1V2訊號和PIC_PROTO與超音波之間有2條訊號線與1條地線,用以送出脈波後再接收反射波訊號。

4. PIC_PROTOAGV無人自走車圖像感測器、大燈、超音波關係圖

3.     網路元件配置

行動式遠端監控系統中IP_CAMVOIP網路語音模組、及PIC_SERVER單晶片網路伺服器均需上網。圖5為行動式遠端監控系統整體網路連接的示意圖,透過無線網路路由器接收網際網路的訊號,然後再由路由器分送到其他內部網路的元件,如此即可讓3項網路元件透過無線網路和網路使用者溝通。

5. 無線網路路由器與整體網路連接示意圖

4.     直流馬達控制器

新一代的行動式遠端監控系統,乘載車體已經重達12公斤,必須更換扭力較大的馬達,搭配TECEL公司編號D200PWM直流馬達控制器。如圖6所示。這塊馬達控制器分成兩個連接的部分,一個是馬達與電源端,另一即是控制訊號端,主要規格如表1

6. 直流馬達控制器

1. TECEL公司編號D200PWM直流馬達控制器主要規格

控制板大小

6.35cm X 6.35cm

驅動IC

四個可承受110AMOSFET

乘載電流

10A

最大電流

60A

可推動之馬達最高電壓

55V

直流馬達控制器連接之方式可有如圖7與圖8種,兩者之差別是訊號端的5V是否獨立電源,如果接地其可推動的馬達最大乘載電流即有不同,可依需求做調整。控制馬達方式如表2所示,訊號端總共有三個訊號源,如要利用PWM控制馬達,只要將PWM訊號送到EN_Port即可,而IN1_PortIN2_Port可依不同的組合控制直流馬達的正反轉與停止。如此利用兩組直流馬達控制器,即可分別控制兩個馬達,進一步即可控制馬達的正反轉。

7. 5V經電源降壓後控制馬達連接圖

8. 獨立電壓控制馬達連接圖

2. 控制方式對應表(註:H表高電為;L表低電位;X表沒有給訊號)

EN_Port

IN1_Port

IN2_Port

動作

H

L

L

快速停止

H

L

H

正轉

H

H

L

反轉

H

H

H

快速停止

L

X

X

馬達可自由轉動