CC BY
35
международный научный журнал «символ науки»
№5/2015
ISSN 2410-700X
6. Носова М.Д., Иванов А.Н, Интерференционные способы контроля положения объектов с использованием точек инверсии фазы оптического сигнала. // Глобальный научный потенциал. Машиностроение. - 2014. -№9.
7. Рябухо В.П., Хомутов В.Л., Лякин Д.В., Константинов К.В. Лазерный интерферометр с острофокусированными пучками для контроля пространственного положения объекта. // Письма в ЖТФ. -1998. - №4.
©Б.Ш. Жунисбеков, 2015 г.
УДК 681.2-5
Жунисбеков Берик Шабданбекулы
Магистрант Карагандинского государственного технического
Университета, г. Караганда, Казахстан E-тай: Ь)_08@тай.т
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКСА ЛКУ-5
Аннотация
Статья посвящена микропроцессорной системе, предназначенной для управления лабораторным комплексом ЛКУ-5. В статье описан лабораторный комплекс ЛКУ-5 и его основные режимы работы. Приведена разработанная структурная схема микропроцессорной системы ЛКУ-5 и ее основные элементы. Также показаны принципиальные схемы основных элементов микропроцессорной системы - усилителя и ЦАП. Рассмотрено программное обеспечение для микропроцессорной системы.
Ключевые слова
микропроцессорная система, управление, лабораторный комплекс, усилитель, ЦАП
Лабораторный комплекс ЛКУ-5 представляет собой набор реальных объектов управления: электродвигателя, потенциометра, тахогенератора, нагревательного элемент теплового объекта, электролампы оптического объекта. Лабораторная установка может использоваться для моделирования следующих типов звеньев: теплового инерционного звена, динамического звена второго порядка, электропривода с двигателем постоянного тока в режимах позиционирования и управления скоростью. В режиме позиционирования выходным сигналом ЛКУ-5 является сигнал, снимаемый с потенциометра подключенного двигателю. В этом режиме двигатель имеет ограниченное число оборотов вращения в каждую сторону, это связанно с ограничением движения накладываемым потенциометром. В режиме управления скоростью выходным сигналом является сигнал, снимаемый с тахогенератора, подключенного к двигателю. В режиме теплового инерционного звена, входной сигнал подается на лампу накаливания, с которой передается на фотодиод, откуда попадает на выход ЛКУ-5. Засветку фотодиода можно изменять, используя регулятор засветки, поднимающий и опускающий шторку перед фотодиодом [1, с. 1].
Работа в качестве модели теплового инерционного звена. Лампа ELI загорается при поступлении сигнала на вход ЛКУ. Засветку фотодиода можно изменять, используя регулятор засветки, поднимающий и опускающий шторку перед фотодиодом. Вращая ручку компенсатора, можно скомпенсировать начальный или темновой фототок засветки (в соответствии с заданием на лабораторную работу). Модель теплового инерционного звена (квадратик ТМ) реализована электрически. Режимы работы лабораторного комплекса ЛКУ-5 отображены на таблице 1 [2, с. 3-4].
41
международный научный журнал «символ науки»
№5/2015
ISSN 2410-700X
Таблица 1
Режим работы Положение органов управления
SA1 SA2 Компенса тор Регулятор засветки Регулятор усилия Фиксатор
Тепловое инерционное звено. 1 1 + + X X
Модель динамического звена второго порядка. 0 1 X X X X
Электропривод с двигателем постоянного тока:
- режим позиционирования 0 0 X X + +
- режим управления скоростью 1 0 X X + -
Примечание: “х” - не исшльзуется“+” - используется; 1 - верхнее положение; - выключен;0 - нижнее положение. В соответствии с требованиями к составу микропроцессорной системы, была разработана структурная схема МСЛКУ-5. На рисунке 1 изображена разработанная структурная схема МСЛКУ -5.
Рисунок 1 - Структурная схема МСЛКУ-5
Микропроцессорная система для лабораторной установки ЛКУ-5 состоит из персонального компьютера A1, USB-UART преобразователя A3, цифро-аналогового преобразователя A5, усилителя A7, объектов управления ЛКУ-5 A8, осциллографа A6 и 2х блока питания A2,A4 по 12В. Из персонального компьютера А1 закодированные коды ЦАП поступают через USB-UART преобразователь A3 в блок цифро-аналогового преобразователя А5, где декодируются и преобразуются в выходное напряжение в диапазоне +-5В. Дальше это выходное напряжение усиливается усилителем А7 до +-20В и подается на вход ЛКУ-5 блок А8. После этого осциллографом A6 снимается выходной сигнал с ЛКУ-5. Каждый 12 битный код ЦАП передается последовательно 2 байтами. Первый байт содержит нижний 6 бит кода, второй верхний 6 бит кода. Для указания номера байта служит 8 бит. Если 8 бит равен 1 значит это первый байт, если 0 значит 2 байт.
В соответствии со структурной схемой, были созданы принципиальные схемы цифро-аналогового преобразователя и усилителя. Принципиальная схема цифро-аналогового преобразователя приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Принципиальная схема цифро-аналогового преобразователя.
42
международный научный журнал «символ науки»
№5/2015
ISSN 2410-700X
Принципиальная схема цифро-аналогового преобразователя состоит из микроконтроллера Atmega8-16PU DD1, подключенного к нему кварцевого резонатора на 16 МГц Q1, оптопарной сборки PC847, стабилизатора напряжения DA3 78L05, и ЦАП DA2 AD7243. Также были подобраны токоограничивающие резисторы в соответствии с требованиями к ЦАП.
Принципиальная схема усилителя, которая является частью общей схемы микропроцессорной системы МСЛКУ-5, указана на рисунке 3.
Принципиальная схема усилителя состоит из микросхемы операционных усилителей BA10358, в которую входят два операционных усилителя и два выходных канала (OUT1,OUT2). Каждый выходной канал состоит из одного операционного усилителя и двух каскадов транзисторов. Каждый каскад имеет равные по модулю коэффициенты усиления, но разные по знаку. Для получения данных коэффициентов усиления служат резисторы R2, R10 и R1, R11.
Было разработано программное обеспечение к МСЛКУ-5. Программа для микроконтроллера была создана на языке Си с помощью компилятора winavr. Программа для персонального компьютера была написана на языке PHP. На рисунке 4 указан интерфейс программного обеспечения для МСЛКУ-5.
Начать запись
Название порта: [С0М14 [ Обзор_ | Файл не выбран.
Загрузить файл данных
Прервать запись
Изменить comport
Рисунок 4 - Интерфейс программного обеспечения для МСЛКУ-5
Данная микропроцессорная система служит для генерации сигналов подаваемых на ЛКУ-5, а также для снятия сигналов с выхода ЛКУ -5.
МСЛКУ-5 будет использоваться студентами специальности «Приборостроение», для изучения принципов работы электродвигателей.
Список использованной литературы:
1. Лабораторный комплекс объектов управления. Лабораторный практикум. - М.: ОАО Протон-МИЭТ, 2006 - 10 с.
2. Лабораторный схемотехнический комплекс КСТ-4. Паспорт. М.: ОАО Протон-МИЭТ, 2006 - 9 с.
© Б.Ш. Жунисбеков, 2015
43
