สอนครั้งที่9 4 1. · 2.1 คําสั่งกําหนดความละเอ ียดของเอาต พุตของโมด ูล adc
ชื่อวิชา ไมโครคอนโทรลเลอร...
Transcript of ชื่อวิชา ไมโครคอนโทรลเลอร...
แผนการจดการเรยนรท 12 หนวยท 12 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร สอนครงท 12-13 ชอหนวย การควบคมสเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอร ชวโมงรวม 8 ชวโมง
ชอเรอง การควบคมสเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอร จานวนชวโมง 8 ชวโมง
หวขอเรองและงาน 1. การควบคมสเตปปงมอเตอร
1.1 ชนดของสเตปปงมอเตอร 1.2 การขบสเตปปงมอเตอรชนดยนโพลาร 1.3 วงจรขบสเตปปงมอเตอร 1.4 โปรแกรมสาหรบควบคมสเตปปงมอเตอร
2. การควบคมเซอรโวมอเตอร 2.1 โครงสรางของอารซเซอรโวมอเตอร 2.2 การควบคมอารซเซอรโวมอเตอร 2.3 การเขยนโปรแกรมควบคมอารซเซอรโวมอเตอร ชนดหมนได 360 องศา 2.4 การเขยนโปรแกรมควบคมอารซเซอรโวมอเตอร ชนดหมนได 180 องศา
สาระการเรยนร
การควบคมตาแหนงของมอเตอรไฟฟาใหไดตาแหนงทตองการ เชน ตาแหนงสาหรบการพมพของเครองพมพ Ink jet, เครองพมพ 3D, และการเคลอนทของเครองจกรกลไฟฟาตาง ๆตองมความแมนยา การศกษาพนฐานของการควบคมตาแหนงของมอเตอรไฟฟานน จะใชศกษาจากการทางานของสเตปเปอรมอเตอร ซงสามารถควบคมไดละเอยดเปนไมโครเมตร (โดยอาศยการ Drive แบบ Micro step) และการศกษาการควบคมตาแหนงอกชนดหนงคอการใชเซอรโวมอเตอรทสามารถควบคมมมการเคลอนทได
ไมโครคอนโทรลเลอร
159
สมรรถนะทพงประสงค
ความร ทกษะ คณธรรม/จรยธรรม 1. อธบายการทางานของสเตปปงมอเตอรได 2. บอกขอแตกตางของสเตปปงมอเตอร แบบตาง ๆ ได 3. อธบายการกระตนเฟสของสเตปปงมอเตอรใหทางานตามกาหนดได
4. อธบายการทางานของวงจรขบสเตปปงมอเตอรชนดยนโพลารได
5. อธบายการการทางานของอารซเซอรโวมอเตอรได
6. ระบสญญาณเพอการควบคมอารซเซอรโวมอเตอรชนดหมน 360 องศาได
7. ระบสญญาณเพอการควบคมอารซเซอรโวมอเตอรชนดหมน 180 องศาได
8. เขยนโปรแกรมภาษาเบสกควบคมอารซเซอรโวมอเตอรชนดหมน 360 องศาได
9. เขยนโปรแกรมภาษาเบสกควบคมอารซเซอรโวมอเตอรชนดหมน 180 องศาได
10. แกไขโปรแกรมเพอควบคมอารซเซอรโวมอเตอรตามทกาหนดได
1. ตอวงจรขบสเตปปงมอเตอรและสเตปปงมอเตอร เขากบ
ไมโครคอนโทรลเลอรได 2. เขยนโปรแกรมควบคมการทางานของขบสเตปปงมอเตอรได
3. เขยนโปรแกรมควบคมการทางานของขบสเตปปงมอเตอรทสามารถปรบความเรวได
4. ตอวงจรเซอรโวมอเตอร เขากบ ไมโครคอนโทรลเลอรได 5. เขยนโปรแกรมควบคมการทางานของเซอรโวมอเตอร ได
6. เขยนโปรแกรมควบคมการทางานของเซอรโวมอเตอร ทสามารถปรบความเรวได
7. ใชเครองมอวดและทดสอบตรวจสอบการทางานของวงจรเซอรโวมอเตอร ได
1. ตรงตอเวลา 2. มความตระหนกในหนาทของ นกศกษา 3. มความรบผดชอบตอตนเอง และสงคม 4. แตงกายถกตองตามระเบยบ 5. แสดงความเคารพดวยทาท ทสวยงาม 6. ทางานดวยความเตมใจ 7. ใชวสดอปกรณและเครองมอ อยางประหยดตระหนกถง ความปลอดภย
เนอหาสาระ 1. การควบคมสเตปปงมอเตอร
1.1 ชนดของสเตปปงมอเตอร
ROTOR
Common
Φ1
Φ2
Φ3
Φ4
+ V
สเตปปงมอเตอรยนโพลารแบบ Common ภายใน
AABB
ROTOR
Common 1
Φ1
Φ2
Φ3
Φ4
+ V
สเตปปงมอเตอรยนโพลารแบบ Common ภายนอก
AABB
Common 2+ V
ไมโครคอนโทรลเลอร
160
ROTORΦ1
Φ2
Φ3
Φ4
สเตปปงมอเตอรชนดไบโพลาร
ABCD
1.2 การขบสเตปปงมอเตอรชนดยนโพลาร
+ 12 V
ULN2003
D0D1D2D3
D0D1D2D3
1.5 KΩ
1.5 KΩ
1.5 KΩ
1.5 KΩ
ไมโครคอน
โทรลเลอ
ร ROTOR
Comm
on
Φ1
Φ2
Φ3
Φ4
Stepper Motor ชนด Unipolar
1.3 วงจรขบสเตปปงมอเตอร
20MHz
20pF 20pF
10 KΩ
+ 5 V
MCLRRESET
1231
13 14
11 32
1
OSC1 OSC2
VSS
VDD VDD
VSS
RD0
RD2
100 μF+
0.01 μF1N4148
0.1 μF
+ 5V
RA2RA1
RA3
RD1
ULN2003
RD3
+ 12 V
STEPPERMOTOR
Φ1
Φ2
Φ3Φ4
91
8
16
15
13
14
2
3
4
Common : สแดง
: สเหลอง: สนาตาล: สสม: สดาΦ1
Φ2Φ3Φ4
1.4 โปรแกรมสาหรบควบคมสเตปปงมอเตอร
ไมโครคอนโทรลเลอร
161
2. การควบคมเซอรโวมอเตอร 2.1 โครงสรางของอารซเซอรโวมอเตอร
DC Motor (อยภายใน)
Control Circuit
Output Spine Drive Gear
Servo Case
Potentiometer(อยภายใน)
2.2 การควบคมอารซเซอรโวมอเตอร
20 ms
19 ms1 ms
หมนทศทางตามเขมนาฬกา
18 ms2 ms
หมนทศทางทวนเขมนาฬกา
20 ms
หยดหมนไมมสญญาณพลส
18.750 ms1.250 ms
หยดหมน
หมนทศทางทวนเขมนาฬกาดวยความเรวตา 18.720 ms
1.280 ms
18.800 ms1.220 ms
หมนทศทางตามเขมนาฬกาดวยความเรวตา
ไมโครคอนโทรลเลอร
162
2.3 การเขยนโปรแกรมควบคมอารซเซอรโวมอเตอร ชนดหมนได 360 องศา
20MHz
20pF 20pF
10 KΩ
+ 5 V
MCLRRESET
1231
13 14
11 32
1
OSC1 OSC2
VSS
VDD VDD
VSS
RC1
100 μF+
0.01 μF1N4148
0.1 μF
+ 5V
RA2RA1
RA3
+ 5 V
RC SERVOMOTOR
(สแดง)
(สนาตาล)
(สสม)
+V
GND
PWM Signal360 Degree
2.4 การเขยนโปรแกรมควบคมอารซเซอรโวมอเตอร ชนดหมนได 180 องศา
20MHz
20pF 20pF
10 KΩ
+ 5 V
PIC1
8F45
50
MCLRRESET
1231
13 14
11 32
1
OSC1 OSC2
VSS
VDD VDD
VSS
RC1
100 μF+
0.01 μF1N4148
0.1 μF
+ 5V
10 K
SW1
10 K
SW2
RA2RA1
SW3 RA3
10 K
+ 5 V
RC SERVOMOTOR
(สแดง)
(สดา)
(สขาว)
+V
GND
PWM Signal180 Degree
RC Servo Motorของ Parallaxร น Standard servo
การควบคมสเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอร
ไมโครคอนโทรลเลอร
163
กจกรรมการเรยนการสอน
ขนตอนการสอน (กจกรรมของคร)
ขนตอนการเรยน (กจกรรมผเรยน)
เครองมอ/การวดผล ประเมนผล
1.ขนนาเขาสบทเรยน 1.1 ครบอกจดประสงคของการเรยนใน บทเรยนน 1.2 ครสอบถามความสาคญของการควบคม
สเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอร 1.3 ครแจกแบบทดสอบกอนเรยนหนวยท 12
1.1 นกเรยนรบฟงจดประสงคของการเรยนใน บทเรยนน 1.2 นกเรยนบอกความสาคญของการควบคม
สเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอร 1.3 นกเรยนทาทดสอบกอนเรยนหนวยท 12
1. คาถามประจาหนวย 2. แบบทดสอบกอน เรยนหนวยท 12
2. ขนสอนทฤษฎ 2.1 ครอธบายการควบคมสเตปปงมอเตอรและ
เซอรโวมอเตอรใชสอ power point ประกอบ 2.2 ซกถามปญหาเกยวกบการควบคมสเตปปง
มอเตอรและเซอรโวมอเตอร
2.1 รบฟงคาบรรยาย 2.2 ตอบคาถามและแสดงความคดเหน
1. power point หนวยท 12 2. คาถามหนวยท 12
3. ขนสรป 3.1 ครและนกเรยนชวยกนสรปและครซกถาม ปญหาขอสงสย
3.1 นกเรยนชวยครสรปและตอบคาถาม 3.2 จดบททกยอ
1. ใบสรปหนวยท 12
4. ขนสอนปฎบต 4.1 นกศกษาปฏบตงานตามใบงานท 8 เรอง
การเขยนโปรแกรมควบคมสเตปปงมอเตอร และใบงานท 9 เรอง การเขยนโปรแกรมควบคมเซอรโวมอเตอร
4.1 นกศกษาปฏบตงานตามใบงานท 8 เรอง การเขยนโปรแกรมควบคมสเตปปงมอเตอร และใบงานท 9 เรอง การเขยนโปรแกรมควบคมเซอรโวมอเตอร
1.ใบตรวจผลงาน ตามใบงานท 8, 9
5. ขนการประเมนผล 5.1 ครแจกใบประเมนผลหลงเรยนหนวยท 12 5.2 ดแลนกเรยนไมใหทจรต 5.3 เมอครบเวลาทกาหนดรบแบบทดสอบคน
5.1 รบใบประเมนผลหลงเรยนหนวยท 12 5.2 ทาแบบทดสอบหลงเรยน 5.3 เมอครบเวลาทกาหนดสงแบบทดสอบคน
1. แบบทดสอบหลงเรยน หนวยท 12
6. ขนมอบหมายงาน 6.1 ใหนกเรยนไปคนควาเพมเตมเกยวกบการ
ควบคม สเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอรและทา แบบฝกหดทายหนวยเรยนหนวยท 12 สงในสปดาหตอไป
6.1 รบมอบหมายงาน 1. ใบมอบงานหนวยท 12
7. ขนตรวจสอบความเรยบรอย 7.1 ตรวจความเรยบรอยและความเรยบรอย ของหองเรยนหองปฏบตงาน
7.1 ชวยกนจดเกบและทาความสะอาด หองเรยนหองปฏบตงานใหเรยบรอย
1.ใบตรวจสอบความ เรยบรอย
ไมโครคอนโทรลเลอร
164
งานทมอบหมายหรอกจกรรม กอนเรยน - นกศกษาทาแบบทดสอบกอนเรยนบทท 12 ขณะเรยน ใหนกศกษาอภปรายเกยวกบและสรปเกยวกบการควบคมสเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอร หลงเรยน
ใหนกเรยนไปคนควาเพมเตมเกยวกบการควบคมสเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอรและทาแบบฝกหดทายหนวยเรยนหนวยท 12 สงในสปดาหตอไป
สอการเรยนการสอน 1. หนงสอเรยนไมโครคอนโทรลเลอร บทท 12 เรองการควบคมสเตปปงมอเตอรและเซอรโว
มอเตอร 2. power point เรองการควบคมสเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอร 3. แบบฝกหดทายหนวยเรยนท 12
การวดผลการเรยน กอนเรยน ทดสอบกอนเรยน (Pre-test) โดยใชขอสอบบทท 12 จานวน 10 ขอ ขณะเรยน ถาม – ตอบปญหา , ความสนใจ , ความตงใจ , การอภปราย หลงเรยน ทดสอบหลงเรยน (Post-test) โดยใชขอสอบหนวยท 12 จานวน 10 ขอ การประเมนผล 1. การประเมนผลโดยใชแบบประเมนผลหลงการเรยนหนวยท 12 จานวน 10 ขอ (แบบเลอกตอบ ) 2. สงเกตการมสวนรวมในการเรยน 3. สงเกตจากการตอบคาถาม / การอภปราย เอกสารอางอง 1. สชน ชนสห. (2557). ไมโครคอนโทรลเลอร นนทบร : โรงพมพ บรษท ศนยหนงสอเมองไทย จากด.
ไมโครคอนโทรลเลอร
165
บนทกหลงการจดการเรยนรของคร วนท……….… เดอน……………..…...………. พ.ศ………….…
รหสวชา 2105-2105 ชอรายวชา ไมโครคอนโทรลเลอร สาขาวชา ชางอเลกทรอนกส ระดบชน ปวช. ปท 3 กลมท 1,2
1. หวขอเนอหาทสอน การควบคมสเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอร หนวยท 12 2. จานวนนกศกษาเขาเรยน ……… คน
รายละเอยดการสอน รายละเอยด/หวขอ เนอหาทสอน
เขาใจ/ ปฏบตได(คน)
ไมเขาใจ ปฏบต ไมได (คน)
1. การควบคมสเตปปงมอเตอร 2. การควบคมเซอรโวมอเตอร
สรป ผลการใชแผนการสอน ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………
ผลการเรยนของนกเรยน ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………
ผลการสอนของคร ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………
หมายเหต สาหรบนกศกษาทไมเขาใจหรอปฏบตไมไดจะแกไขในการสอนครงตอไป ในวนท….....เดอน…….........…..พ.ศ……....... โดยจะดาเนนการดงน
1. ………………………….……........…… 2. …………………………….…........…… 3. ……………………….…………............ 4. ………………………….…………........ 5. ………………………….……….........…
ลงชอ…………………………….
( ) ครผสอน
ไมโครคอนโทรลเลอร
166
แบบฝกหดทายหนวยท 12
จงอธบาย/บรรยาย 1. จงบอกขอแตกตางระหวางสเตปปงมอเตอรชนด Unipolar กบชนด Bipolar 2. จากตารางดานลาง สมมตตองการกระตนเฟสดงตาราง จงเขยนเปนรหสเลขฐานสบหก
สเตปทเฟสท 2 431
1
4
3
2
0
0
1
0
1
0
1 1
10
0
0
1
1
1
0
8765
1
0
1
1
1
1
0 1
00
0
1
1
1
0
1
รหสเลขฐาน 16 …... …… …… …… …… …… …… …… 3. จากวงจรดานลาง จงอธบายหนาทของไอซ ULN2003 และ LED จานวน 4 ตวทตอกบเอาตพต ของไอซ ULN2003
20MHz
20pF 20pF
10 KΩ
+ 5 V
MCLRRESET
1231
13 14
11 32
1
OSC1 OSC2
VSS
VDD VDD
VSS
RD0
RD2
100 μF+
0.01 μF1N4148
0.1 μF
+ 5V
RA1RA0
RA2
RD1
ULN2003
RD3
+ 12 V
STEPPERMOTOR
Φ1
Φ2
Φ3Φ4
91
8
16
15
13
14
2
3
4
Common : สแดง
: สเหลอง: สนาตาล: สสม: สดาΦ1
Φ2Φ3Φ4
4. ขอแตกตางของอารซเซอรโวมอเตอรชนด 360 องศากบชนด 180 องศาแตกตางกนอยางไร
ไมโครคอนโทรลเลอร
167
ใบประเมนผลหนวยท 12 วชา ไมโครคอนโทรลเลอร ชอหนวย การควบคมสเตปปงมอเตอรและเซอรโวมอเตอร
คาชแจง ใหเลอกคาตอบทถกทสดแลวทาเครองหมาย X ลงในกระดาษคาตอบ 1. สญญาณทปอนใหแกสเตปปงมอเตอรเปนสญญาณรปคลนใด ก สญญาณรปคลนสามเหลยม ข สญญาณรปคลนไซน ค สญญาณรปคลนพลส ง สญญาณรปคลนไฟฟากระแสตรง 2. สเตปปงมอเตอรชนด Unipolar มสายตอออกมาใชงานกเสน ก 3 ถง 4 เสน ข 4 ถง 5 เสน ค 5 ถง 6 เสน ง 6 ถง 7 เสน 3. รหสเลขฐานสบหกตอไปนขอใดไมใชรหสสาหรบใหสเตปปงมอเตอรหมนตามเขมนาฬกา (เมอ Φ1 ตอ D0, Φ2 ตอ D1, Φ3 ตอ D2, Φ4 ตอ D3) ก [$01, $02, $04, $08] ข [$09, $03, $06, $0C] ค [$01, $03, $02, $06, $04, $0C, $08, $09] ง [$09, $08, $0C, $04, $06, $02, $03, $01] 4. ขอใดเปนหลกการของวงจรขบสาหรบสเตปปงมอเตอรชนด Unipolar ก Open Emitter Drive ข Open Collector Drive ค Open Base Drive ง Open Emitter Drive, Open Collector Drive 5. จากรปดานลาง สวนประกอบหมายเลขใดเปนตวกาเนดพลงงานกลของอารซเซอรโวมอเตอร
ก 1 ข 2 ค 3 ง 4 6. ความกวางของสญญาณพลสบวกในขอใดทาใหเซอรโวมอเตอรชนด 360 องศา หมนทศทางตามเขมนาฬกา ก 2000 ไมโครวนาท ข 1800 ไมโครวนาท ค 1500 ไมโครวนาท ง 1000 ไมโครวนาท
ไมโครคอนโทรลเลอร
168
7. ความกวางของสญญาณพลสบวกในขอใดทาใหเซอรโวมอเตอรชนด 180 องศา หมนมาท ตาแหนง 0 องศา ก 1120 ไมโครวนาท ข 1220 ไมโครวนาท ค 1460 ไมโครวนาท ง 1750 ไมโครวนาท วงจรสาหรบขอ 8 ถง 9
20MHz
20pF 20pF
10 KΩ
+ 5 V
MCLRRESET
1231
13 14
11 32
1
OSC1 OSC2
VSS
VDD VDD
VSS
RC1
100 μF+
0.01 μF1N4148
0.1 μF
+ 5V
RA2RA1
RA3
+ 5 V
RC SERVOMOTOR
(สแดง)
(สนาตาล)
(สสม)
+V
GND
PWM Signal360 Degree
8. จากวงจรในรปทกาหนด ขอใดเปนคาสงให RC Servo Motor หมนทวนเขมนาฬกา ก LOOP1: HIGH PORTC.1 ข LOOP1: HIGH PORTC.1 PAUSE 2000 PAUSEUS 2000 LOW PORTC.1 LOW PORTC.1 PAUSE 1800 PAUSE 18 GOTO LOOP1 GOTO LOOP1 ค LOOP1: HIGH PORTC.1 ง LOOP1: HIGH PORTC.1 PAUSEUS 18 PAUSEUS 2000 LOW PORTC.1 LOW PORTC.1 PAUSE 2000 PAUSEUS 18 GOTO LOOP1 GOTO LOOP1
ไมโครคอนโทรลเลอร
169
9. จากวงจรในรปทกาหนด ขอใดเปนคาสงให RC Servo Motor หมนตามเขมนาฬกา ก LOOP1: LOW PORTC.1 ข LOOP1: HIGH PORTC.1 PAUSE 1000 PAUSEUS 1000 HIGH PORTC.1 LOW PORTC.1 PAUSE 1800 PAUSEUS 18 GOTO LOOP1 GOTO LOOP1 ค LOOP1: LOW PORTC.1 ง LOOP1: HIGH PORTC.1 PAUSEUS 18 PAUSEUS 1000 HIGH PORTC.1 LOW PORTC.1 PAUSE 1000 PAUSE 18 GOTO LOOP1 GOTO LOOP1 วงจรสาหรบขอ 10
10. ถาหากขอมลเดม พลสบวกมความกวาง 1850 ไมโครวนาท ทาให RC Servo Motor หมน ไปท – 30 องศา ถาหากตองการให RC Servo Motor หมนไปท – 40 องศา พลสบวกควรมคา เทาใด ก 1650 ไมโครวนาท ข 1750 ไมโครวนาท ค 1950 ไมโครวนาท ง 2220 ไมโครวนาท
ไมโครคอนโทรลเลอร
170
เฉลยใบประเมนผลหนวยท 12 คาตอบของแบบประเมนผลหนวยท 12
ขอท คาตอบ 1 ค 2 ค 3 ง 4 ข 5 ค 6 ง 7 ค 8 ข 9 ข 10 ค