CC BY
24
УДК 621.9.06
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО
МАНИПУЛЯТОРА
М. Н. Серафимов, А. О. Панаськов, Я. Е. Шумилина, М. М. Максимчук, Т. Д. Хуснутдинов
Научный руководитель - Л. В. Ручкин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: serafimov_1995@mail.ru
Представлена разработанная система управления электропневматического манипулятора.
Ключевые слова: пневмораспределителъ, манипулятор, микроконтроллер, драйвер.
DEVELOPMENT OF AN ELECTRO-PNEUMATIC MANIPULATOR CONTROL
SYSTEM
M. N. Serafimov, A. O. Panaskov, Y. E. Shumilina, M. M. Maksimchuk, T. D. Khusnutdinov
Scientific supervisor - L. V. Ruchkin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: serafimov_1995@mail.ru
The developed control system of an electro-pneumatic manipulator is presented.
Keywords: pneumatic distributor, manipulator, microcontroller, driver.
В настоящее время для производства аэрокосмической техники применяются манипуляторы. Манипулятор - это механизм для управления пространственным положением орудий, объектов труда и конструкционных узлов и элементов [1].
Целью исследования является разработка системы управления для электропневматического манипулятора. Система управления разрабатывается для манипулятора с шестью пневмоприводами.
Структура системы управления состоит из персонального компьютера, который обеспечивает оператору простоту использования электропневматического манипулятора, от персонального компьютера, через переходник USB-USART, на микроконтроллер Atmega 16 поступает пакет данных для запуска требуемого пневмопривода. Далее микроконтроллер обрабатывает пакет данных и передает управляющий сигнал на инвектор, и драйвер. Инвектор меняет управляющий сигнал и подает его на два драйвера, а драйвера подают сигналы на пневмораспределители. В качестве инвектора принимаем микросхему SN5405. На рис. 1 приведена структура системы управления.
С микроконтроллера подается семь прямых, четыре сигнала параллельно инвертируются с помощью микросхемы SN5405 для управления одиннадцатью клапанами.
Для обеспечения управляющего сигнала на пневморапределители выбран драйвер L298. Схема включения микросхемы L298 представлена на рис.2 [2]. Для обеспечения гальванической развязки используются фототранзисторные оптопары в микросхемах PC837 и PC847.
Секция «Технологические и мехатроииые системы в производстве ракетно-космической техники»
Рис. 1. Структура системы управления
Драйвер состоит из двух частей, первая часть управляет состояниями выходов OUT1 и OUT2, вторая часть управляет выходами OUT3 и OUT4. Принцип действия обеих частей одинаков так что мы рассмотрим принцип действия первой части. Принцип действия следующий, сигнал поступающий с enable поступает на вход четырех логических элементов «И», у двух элементов один из входов инвертирован это нужно для того чтобы открыть нижний транзистор и тем самым подтянуть выходы OUT1 и OUT 2 к земле. Если на вход IN 1 подать единицу нижний транзистор закроется, а верхний откроется тем самым на выход ступит напряжение Vs. Если подать на вход IN 2 единицу тогда на выход OUT 2 подается питания по такому же принципу действия, как и для OUT 1.
Рис. 2. Схема включения микросхемы L298
Микроконтроллер имеет четыре порта ввода вывода А, В, С, Б каждый восьми битный, 16 Кбайт программируемой памяти, максимальная скорость работы 16 МГц, все
микроконтроллеры ЛУЯ имеют гарвардскую архитектуру. Ядро микроконтроллера представлено на рис. 3 [3].
Рис. 3. Ядро микроконтроллера
Питания блока управления составляет 5 В, драйвер питается от 24 В. Для обеспечения работы от одного источника питания используем схему L7805 и L7812 обе схемы являются стабилизаторами напряжения. Стабилизатор имеет три вывода, первый вход, второй земля (общий) и вывод. Последние цифры в названии 05 и 12 соответствуют напряжению которое мы получаем на выходе. Для уменьшения нагрузки подключаем стабилизаторы последовательно и для более надежной работы оснащаем их радиаторами.
Таким образом, была разработана система управления, позволяющая управлять пневмораспределителями электропневматического манипулятора. Подробно описана структура системы управления, блок управления, а также подобраны аппаратные средства сбора данных и описан режим работы драйверов. Управление осуществляется через интерфейс USB, для управления драйверами L298 используется микроконтроллер Atmega16. Система управления проста в изготовлении, имеет низкие финансовые затраты при ее изготовлении. Полученные результаты можно использовать при проведении наземной обработке узлов агрегатов космической технике.
Библиографические ссылки
1. Фролов К. В., Воробьев Е. П. Механика промышленных роботов в трех книгах. Т. 3. Основы конструирования. М. : Высш. шк., 1989.
2. Юревич Е. П. Управление роботами и робототехническими системами. М. : Изд-во «Санкт-Петербург», 2000. 170 с.
3. Reference manual Atmega16 [Электронный ресурс]. URL: https://cxem.net/doc/ mc/ATmega16.pdf (дата обращения: 3.04.2020)
© Серафимов М. Н., Панаськов А. О., Шумилина Я. Е., Максимчук М. М., Хуснутдинов Т. Д., 2020
