Аннотация
Введение 6
1. Теоретический расчет магнитного поля измеряемого проводника с током8
2. Разработка электрической схемы 25
2.1 Анализ и выбор электроэлементов схемы 25
2.2 Расчет, комплектация и подключение элементов схемы 32
3. Разработка программного обеспечения 42
3.1 Анализ языка программирования 42
3.2 Разработка программного обеспечения микроконтроллера для системы
бесконтактного измерения 44
4. Моделирование системы 64
4.1 Анализ программы компьютерного моделирования 64
4.2 Выбор элементов для схемы 66
4.3 Моделирование схемы 73
Заключение 74
Библиографический список 77
Приложение А 79
Приложение Б 86
АО "ГРЦ Макеева" известно в России как стратегический холдинг оборонно-промышленного комплекса страны и ракетно-космической отрасли, головной разработчик жидкостных и твердотопливных ракетных комплексов стратегического назначения с баллистическими ракетами, один из крупнейших научно-конструкторских центров России по разработке ракетно-космической техники.
Одним из важных этапов опытно - конструкторских работ по созданию ракетно - космической техники является этап экспериментальной отработки. При таких испытаниях, как проверка работоспособности и прочности систем ракетно - космической техники в процессе разделения ее составных частей требуется реальное задействование пиросредств. При этом ставится задача регистрации параметров электрических токов задействования пиросредств (величина тока, длительность подачи тока).
Для получения результатов экспериментальной отработки максимально приближенных к реальным параметрам систем ракетно - космической техники при эксплуатации предпочтительнее использовать штатную бортовую кабельную сеть или близкую к штатной сети, устанавливаемую на реальное изделие, при этом должно выполняться условие: измерительная аппаратура должна быть гальванически развязана с цепями бортовой аппаратуры изделия.
Таким образом, чтобы осуществить регистрацию параметров токов пиросредств в процессе экспериментальной отработки изделий ракетно - космической техники, не связанную гальванически с дополнительной технологической кабельной сетью, необходимо использовать штатную бортовую кабельную сеть совместно с пиросредствами на испытуемых сборках. Цель работы: регистрация параметров токов пиросредств в процессе экспериментальной отработки изделий ракетно - космической техники с использованием штатной бортовой кабельной сети.
Задачи выпускной квалификационной работы:
• Произвести расчет магнитного поля измеряемого проводника с током цепи пиросредства. Выполнить оценку погрешности измерения токов;
• Разработать и произвести расчет электрической схемы;
• Разработать программное обеспечение для системы измерения и регистрации тока в цепях пиросредств;
• Выполнитьмоделирование системы в программе для автоматизированного проектирования.
Данная система позволит бесконтактное измерение и регистрацию токав цепях пиросредств в составе штатной бортовой кабельной сети,несвязанной гальванически с дополнительной технологической кабельной сетью, на испытуемых изделиях ракетно - космической техники.
В данной выпускной квалификационной работе разработана
системабесконтактного измерения тока цепей пиросредств. Выполнение
измерения может быть реализовано двумя способами. Способы позволяют
измерение и регистрацию токабез искажений в процессе экспериментальной
отработки в цепях пиросредств в составе штатной бортовой кабельной сети на
испытуемых изделиях ракетно – космической техники с минимальной
погрешностью измерения.
Система построена на измерении магнитного поля проводника с током.
При прохождении тока по прямолинейному проводнику вокруг него возникает
магнитное поле. Магнитные силовые линии поля располагаются
концентрическими окружностями вдоль проводника с током, которые
фиксируются датчиком Холла, что позволяет обеспечить электрическую
изоляцию между цепью протекания тока и измерительной цепью. Датчик
устанавливается в разрез ферритового кольца, который выполнен из
магнитомягкого материала. Этот материалнамагничивается до насыщения в
слабых магнитных полях, что, в свою очередь усиливает магнитное поле, т. е.
индукция магнитного поля внутри тела и вблизи него возрастает. Датчик меняет
свое выходное напряжение в зависимости от величины проходящего через него
магнитного поля (эффект Холла).
На основании теоритического материала произведен расчет магнитного
поля измеряемого проводника с током цепи пиросредсва по закону Био – Савара
– Лапласа для бесконечно длинного проводника с током. На основании данных
из расчета выбран датчик Холла, для которого разработана электрическая схема
системы.Электрическая схема реализована на аналоговых элементах, что
позволит произвести вычисление с точностью до второй значащей цифры, а
также на микроконтроллере, с помощью которого измерение будет происходить
без применения персонального компьютера, благодаря практически
неограниченному набору периферии, компактности и простоте
программирования. Данная схема реализована на реальных электроэлементах,
которые возможно приобрести в свободном доступе.
Принцип измерения реализован на работе аналого – цифрового
преобразователя микроконтроллера.Сигнал с датчика Холла измеряется
относительно опорного напряжения. Сигнал поступает в АЦП
микроконтроллера,генерируется опорное напряжение, которое сравнивается с
входным напряжением, с помощью аналогового компаратора,значение
пересчитывается в вольты, помещаются во временную переменную результат и выводиться на дисплей. Так же результат измерений записывается на
переносной носитель.Измерение производиться в автоматическом режиме.
...
