[메카트로닉스계측실험] 기타 자동 튜닝 시스템 설계

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목차: @ System overview
@ System hardware
@ System block diagram
@ Find α1
@ Find α2
@ Experiment data about phase delay with the frequencies (assumption ω_n=20 Hz)
@ Find system function & Natural frequency
@ θ controller with motor modeling
@ Approximation for DC gain
@ Find value of Kd using Approximation to 2nd order equation
@ Find value of Kd using Approximation to 1st order equation
@ Pick up assembly circuit
@ Total system control in DAQ (PD control)
@ Z-transform
@ Conclusion
@ APPENDIX - AVR cording
@ APPENDIX - DAQ cording

본문내용: 메카트로닉스 계측 실험 final project로 PC’s DAQ와 AVR을 이용한 ‘기타 오토 튜닝 시스템’ 설계를 하게 되었다.
사용자가 PC에 기타줄의 튜닝 되기 원하는 음(frequency, 예를 들어 A음이면 440 Hz)를 입력하면, 사용자가 기타줄을 튕겨서 이 신호를 픽업이 받아 전기적 신호로 변환한다. 이 해당음에 대한 frequency정보를 가진 전기적 신호를 PC’s DAQ가 받아서 사용자가 입력한 음의 frequency와 비교를 하고, 이 두 신호 사이의 오차를 없애기 위해 DAQ내부의 PID제어기를 통해 제어 값이 AVR에 입력된다.
AVR에 제어를 위한 전압V가 인가되면, 이에 따라 기타 튜너와 연결된 DC servo motor가 그에 따라 회전을 하면서 기타줄을 당기고 푼다. 이 때, 기타줄의 frequency를 DAQ에서 받아 비교하기 전에, AVR내에서 motor의 회전각에 대한 정보를 motor와 연결된 앤코더를 통해 받아서, DAQ로부터 인가된 V에 걸맞게 모터가 회전하였는지를 비교하고, 만약 장력 등이 회전을 방해하여 원하는 만큼 모터가 회전하지 않아서 기타줄 튜닝이 완전히 이루어지지 않았다면, 다시 AVR 내에서의 PID제어를 통해 V를 조절하여 모터를 회전시키고, 이러한 과정을 통해서 우리가 원하는 기타줄 튜닝이 이루어 지게 설계하였다.

@ System hardware
# PC
PC가 DAQ와 같이 하나의 큰 컨트롤러 및 사용자 인터페이스 역할을 한다. PC를 통해 튜닝 되기 원하는 freq를 입력하고, 또한 입력된 fin과 픽업에서 출력하는 현재 기타의 fout를 비교하여 제어하는 역할을 담당한다.

# DAQ module + Terminal block
PC와 결합된 DAQ 모듈과 터미널 블록을 통해, AVR 보드와 기타 픽업 등을 연결한다. DAQ에 cording을 넣어서, 컨트롤러가 되도록 제어한다.

# AVR board
이 튜닝 시스템에서의 서브 제어 루틴으로써, DAQ에서 fin과 fout과의 비교 및 제어가 있기 전에, AVR이 모터 컨트롤에 대한 피드백을 자체적으로 내부에서 받아서, 좀더 효과적으로 튜닝이 빠르게 이루어지게 하고, 외부 하드웨어 컨트롤의 브릿지 역할을 한다.

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