Современные методы изготовления измерительной аппаратуры, оптических изделий, механической и лучевой обработки материалов, сборочные и манипуляционные процессы в робототехнике требуют управления движением с высокой точностью при больших перемещениях [1]. Эти факторы приводят к внедрению в сферы производства мехатронных систем (далее - МС).
Актуальность выпускной квалификационной работы заключается в повышении эффективности информационного обеспечения мехатронных систем за счет применения современных первичных измерительных преобразователей и конвертеров, построенных на отечественной элементной базе.
Современный подход к построению информационного обеспечения элек- тромехатронных преобразователей предусматривает единое информационное обеспечение от одного первичного преобразователя, в качестве которого используется синусно-косинусный датчик угла, работающий в фазовом или амплитудном режимах.
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка микроконтроллерного варианта цифрового фазового преобразователя угла с использованием современной отечественной элементной базы.
Задачи выпускной квалификационной работы:
1. Провести аналитический обзор современных первичных преобразователей перемещения.
2. Разработать функциональную схему цифрового фазового преобразователя угла.
3. Разработать принципиальную электрическую схему устройства.
4. Описать алгоритм работы контроллера.
5. Разработать метрологическое обеспечение устройства.
6. Обосновать экономическую целесообразность проекта.
7. Охарактеризовать безопасность жизнедеятельности при работе с устройством.
Целью данной выпускной квалификационной работы являлось разработать микроконтроллерный вариант цифрового фазового преобразователя угла с использованием отечественной элементной базы.
В ходе работы был произведен аналитический обзор в котором были рассмотрены следующие вопросы: понятие, типовые структуры мехатронных систем; первичные измерительные преобразователи; перспективные разработки в области измерительных систем мехатронных модулей.
Повышение эффективности измерения составляющих перемещения достигается совершенствованием не только структурного обеспечения измерительной системы, на него так же влияют программное и информационное обеспечение. Использование новейших разработок в области информационного обеспечения электромехатронных преобразователей перемещения актуально для управления производственными процессами практически во всех отраслях производства.
В соответствии с физическим принципом, положенным в основу преобразования информации, различают следующие основные типы первичных преобразователей перемещения: оптические энкодеры, магнитные датчики угла, резольверы. В работе в качестве датчика использовали резольвер, т.к. он работает в амплитудном и фазовом режимах.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы рассмотрена структурная и функциональная схемы полифункционального преобразователя. Получены теоретические зависимости для оценки составляющих перемещения. Представлены временные диаграммы работы полифункционального преобразователя. Осуществлен выбор его аппаратного обеспечения. Разработаны функциональная, структурная и принципиальная схемы микроконтроллерного фазового преобразователя угла на основе резольвера. Разработано метрологическое обеспечение устройство, включающее в себя - расчет погрешности устройства, методику выполнения измерения, разработка методики поверки. Разработан алгоритм программы контроллера.
За счет внедрения программной и аппаратной составляющих нового поколения, разработанный микроконтроллерный фазовый преобразователь угла стал обладать рядом достоинств:
1. высокая точность и высокое быстродействие;
2. слабое влияние температуры;
3. широкий диапазон рабочих температур (-40..+150);
4. ультранизкое энергопотребление;
5. работа от батареи.
