📄Работа №194085
Тема: Амплитудный цифровой преобразователь угла с магнитным энкодером
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Информатика и вычислительная техника
Объем:
116 листов
Год:
2016
Просмотров:
55
4910
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Основные характеристики цифровых измерительных устройств 11
1.2 Первичные измерительные преобразователи перемещения:
магнитные энкодеры 14
1.3 Перспективные разработки в области цифрового измерения
перемещения 39
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АМПЛИТУДНОГО ЦИФРОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
2.1 Функциональная схема амплитудного цифрового преобразователя
перемещения 47
2.2 Построение принципиальной схемы цифрового преобразователя
перемещения 60
3 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЦИФРОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
3.1 Схема алгоритма программы контроллера 65
3.2 Описание работы 69
4 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЦИФРОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
4.1 Расчет полной погрешности ЦПП 71
4.2 Разработка методики выполнения измерений 77
4.3 Разработка методики поверки ЦПП 83
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
5.1 Сетевое планирование 92
5.2 Построение сетевого графика 92
5.3 Расчет параметров событий сетевого графика 94
5.4 Расчет параметров работ сетевого графика 96
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
6.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 104
6.2 Анализ условий эксплуатации 106
6.3 Соответствие требованиям безопасности 106
6.4 Эргономика 118
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 109
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 111
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПРОЕКТИРУЕМОГО
УСТРОЙСТВА 116
ВВЕДЕНИЕ 9
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Основные характеристики цифровых измерительных устройств 11
1.2 Первичные измерительные преобразователи перемещения:
магнитные энкодеры 14
1.3 Перспективные разработки в области цифрового измерения
перемещения 39
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АМПЛИТУДНОГО ЦИФРОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
2.1 Функциональная схема амплитудного цифрового преобразователя
перемещения 47
2.2 Построение принципиальной схемы цифрового преобразователя
перемещения 60
3 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЦИФРОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
3.1 Схема алгоритма программы контроллера 65
3.2 Описание работы 69
4 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЦИФРОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
4.1 Расчет полной погрешности ЦПП 71
4.2 Разработка методики выполнения измерений 77
4.3 Разработка методики поверки ЦПП 83
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
5.1 Сетевое планирование 92
5.2 Построение сетевого графика 92
5.3 Расчет параметров событий сетевого графика 94
5.4 Расчет параметров работ сетевого графика 96
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
6.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 104
6.2 Анализ условий эксплуатации 106
6.3 Соответствие требованиям безопасности 106
6.4 Эргономика 118
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 109
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 111
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПРОЕКТИРУЕМОГО
УСТРОЙСТВА 116
📖 Аннотация
Работа посвящена анализу амплитудного цифрового преобразователя угла с магнитным энкодером. Создание промышленных роботов-манипуляторов и автоматических систем, способных заменить человека на многих участках современного производства, является актуальной научной и технической проблемой, поскольку требует совершенствования электромехатронных преобразователей перемещения, в частности, их информационно-измерительной подсистемы. В результате выполнения работы была разработана функциональная схема амплитудного цифрового преобразователя, позволяющая увеличить информационную емкость и обеспечить возможность компенсации погрешностей всего ЦПУ, что было подтверждено исследованиями Е.В. Романовой в области современных цифровых средств измерения. Использование новейших разработок в области информационного обеспечения электромехатронных преобразователей перемещения, таких как эффект гигантского магниторезонанса, позволяет повысить эффективность измерения составляющих перемещения, как отмечают С.С. Ледин и А.В. Результаты работы могут быть использованы при создании промышленных роботов-манипуляторов и автоматических систем, а также в других областях, где требуется высокая точность измерения перемещения, что подтверждается исследованиями В.Г. Домрачева и Ю.С. Смирнова в области цифроаналоговых систем позиционирования.
📖 Введение
Создание промышленных роботов-манипуляторов, способных заменить человека на многих участках современного производства, а также автоматических систем, которые могут быть использованы в условиях, опасных для человека, является актуальной научной и технической проблемой.
На данный момент, робототехника внесена в список новых перспективных технологий, в соответствии с указом Президента РФ от 07.07.2011 № 899 «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации», который содержит некоторые из самых выдающихся текущих событий, достижений и инноваций в различных областях современной технологии и находятся в стадии интенсивного развития, как в России, так и за рубежом. Развитие робототехники потребовало совершенствования электромеханики на основе широкого внедрения компьютерной техники, результатом чего и стало формирование мехатроники, предназначенной для управления производственными процессами практически во всех отраслях производства.
Актуальным направлением развития электромехатронныхпреобразователей (далее - ЭМТП) является совершенствование их информационно-измерительной подсистемы, а именно переход от кинестетических первичных синусно¬косинусных датчиков угла (далее - СКДУ) к генераторным синусно-косинусным магнитным энкодерам (далее - СКМЭ), использующим известный эффект Холла или открытый в 1988 г. эффект гигантского магниторезонанса (далее - ГМР).
Магниторезистивные датчики используются для измерения скорости вращения, положения, для бесконтактного измерения тока, для исследования и контроля различных физиологических процессов и многих других. Поэтому целесообразно провести анализ их использования, как первичных элементов информационно-измерительных систем различного назначения. В этом отношении большими возможностями обладают датчики магнитного поля на основе ГМР. Компания InfineonTechnologies производит датчики типа TLE5012B,
определяющий угол в диапазоне 360° по изменению направления магнитного поля. Измерение производится на основе встроенных ГМР элементов, соединенных в мостовую схему, сопротивление которых меняется в зависимости от направления магнитного поля. К существенным достоинствам варианта информационного обеспечения ЭМПТ на основе ГМР относится простота реализации на его основе амплитудного многокомпонентного преобразователя, для которого составляющая ускорения перемещения может быть получена в микроконтроллере дифференцированием цифрового эквивалента скорости. Используя современные магниторезистивные датчики в совокупности с различными алгоритмами обработки информации, возможно проектирование современных
высокочувствительных, интегральных и помехоустойчивых измерительных систем, необходимых для контроля и управления технологическими процессами.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение эффективности цифровых преобразователей линейных и угловых перемещений путем внедрения в их информационную подсистему новейших нанотехнологических магнитных сенсоров перемещений.
Для достижения цели выпускной квалификационной работы необходимо решить следующие задачи:
1. Провести аналитический обзор: первичных измерительных
преобразователей перемещения, перспективных разработок в данной области.
2. Разработать функциональную схему цифрового преобразователя угла.
3. Построить принципиальную электрическую схему преобразователя угла.
4. Разработать программное обеспечение цифрового преобразователя перемещения.
5. Разработать метрологическое обеспечение цифрового преобразователя перемещения.
На данный момент, робототехника внесена в список новых перспективных технологий, в соответствии с указом Президента РФ от 07.07.2011 № 899 «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации», который содержит некоторые из самых выдающихся текущих событий, достижений и инноваций в различных областях современной технологии и находятся в стадии интенсивного развития, как в России, так и за рубежом. Развитие робототехники потребовало совершенствования электромеханики на основе широкого внедрения компьютерной техники, результатом чего и стало формирование мехатроники, предназначенной для управления производственными процессами практически во всех отраслях производства.
Актуальным направлением развития электромехатронныхпреобразователей (далее - ЭМТП) является совершенствование их информационно-измерительной подсистемы, а именно переход от кинестетических первичных синусно¬косинусных датчиков угла (далее - СКДУ) к генераторным синусно-косинусным магнитным энкодерам (далее - СКМЭ), использующим известный эффект Холла или открытый в 1988 г. эффект гигантского магниторезонанса (далее - ГМР).
Магниторезистивные датчики используются для измерения скорости вращения, положения, для бесконтактного измерения тока, для исследования и контроля различных физиологических процессов и многих других. Поэтому целесообразно провести анализ их использования, как первичных элементов информационно-измерительных систем различного назначения. В этом отношении большими возможностями обладают датчики магнитного поля на основе ГМР. Компания InfineonTechnologies производит датчики типа TLE5012B,
определяющий угол в диапазоне 360° по изменению направления магнитного поля. Измерение производится на основе встроенных ГМР элементов, соединенных в мостовую схему, сопротивление которых меняется в зависимости от направления магнитного поля. К существенным достоинствам варианта информационного обеспечения ЭМПТ на основе ГМР относится простота реализации на его основе амплитудного многокомпонентного преобразователя, для которого составляющая ускорения перемещения может быть получена в микроконтроллере дифференцированием цифрового эквивалента скорости. Используя современные магниторезистивные датчики в совокупности с различными алгоритмами обработки информации, возможно проектирование современных
высокочувствительных, интегральных и помехоустойчивых измерительных систем, необходимых для контроля и управления технологическими процессами.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение эффективности цифровых преобразователей линейных и угловых перемещений путем внедрения в их информационную подсистему новейших нанотехнологических магнитных сенсоров перемещений.
Для достижения цели выпускной квалификационной работы необходимо решить следующие задачи:
1. Провести аналитический обзор: первичных измерительных
преобразователей перемещения, перспективных разработок в данной области.
2. Разработать функциональную схему цифрового преобразователя угла.
3. Построить принципиальную электрическую схему преобразователя угла.
4. Разработать программное обеспечение цифрового преобразователя перемещения.
5. Разработать метрологическое обеспечение цифрового преобразователя перемещения.
✅ Заключение
Цель настоящей работы заключалась в повышении эффективности цифровых преобразователей линейных и угловых перемещений путем внедрения в их информационную подсистему новейших нанотехнологических магнитных сенсоров перемещений.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были рассмотрены первичные преобразователи перемещения: магнитные энкодеры, амплитудные следящие ЦПУ, базирующиеся на традиционной и самоорганизующейся структурах. В результате полученная функциональная схема позволила увеличить информационную емкость и обеспечить возможность компенсации погрешностей всего ЦПУ.
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: энкодеры (оптический, абсолютный, магнитный);
преобразователи Холла; СКВТ; первичные преобразователи на основе ГМР. В работе впервые предложена реализация информационного обеспечения ЦПУ, основанного на ГМР.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы построена структурная схема амплитудного цифрового преобразователя. Осуществлен выбор его аппаратного обеспечения. Разработана схема электрическая принципиальная проектируемого устройства с первичным преобразователем на основе ГМР-
Лист эффекта. Разработана схема алгоритма выполнения микропрограммы микроконтроллера для вычисления значений составляющих перемещения.
За счет внедрения программной и аппаратной составляющих нового поколения, наша информационно-измерительная система стала обладать рядом достоинств:
• Высокая точность и высокое быстродействие.
• Низкая себестоимость.
• Отсутствие редуктора (бесконтактная работа).
• Слабое влияние температуры.
• Широкий диапазон рабочих температур (-40..+150).
• Ультранизкое энергопотребление.
• Работа от батареи.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были рассмотрены первичные преобразователи перемещения: магнитные энкодеры, амплитудные следящие ЦПУ, базирующиеся на традиционной и самоорганизующейся структурах. В результате полученная функциональная схема позволила увеличить информационную емкость и обеспечить возможность компенсации погрешностей всего ЦПУ.
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: энкодеры (оптический, абсолютный, магнитный);
преобразователи Холла; СКВТ; первичные преобразователи на основе ГМР. В работе впервые предложена реализация информационного обеспечения ЦПУ, основанного на ГМР.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы построена структурная схема амплитудного цифрового преобразователя. Осуществлен выбор его аппаратного обеспечения. Разработана схема электрическая принципиальная проектируемого устройства с первичным преобразователем на основе ГМР-
Лист эффекта. Разработана схема алгоритма выполнения микропрограммы микроконтроллера для вычисления значений составляющих перемещения.
За счет внедрения программной и аппаратной составляющих нового поколения, наша информационно-измерительная система стала обладать рядом достоинств:
• Высокая точность и высокое быстродействие.
• Низкая себестоимость.
• Отсутствие редуктора (бесконтактная работа).
• Слабое влияние температуры.
• Широкий диапазон рабочих температур (-40..+150).
• Ультранизкое энергопотребление.
• Работа от батареи.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.