Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 10
1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 14
2 ПОВОРОТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ПТ-071А 16
2.1 Характеристики поворотного трансформатора ПТ-071А 17
3 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА МОДУЛЯ 19
4 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 21
4.1 Выбор микроконтроллера 21
4.2 Выбор АЦП 25
4.3 Выбор инструментального усилителя 27
4.4 Выбор источника опорного напряжения 29
4.5 Выбор внешней памяти 30
4.6 Выбор полосового фильтра 31
4.5 Выбор операционного усилителя 32
4.7 Выбор источника тактового сигнала для микроконтроллера 33
4.8 Выбор гальванической развязки 35
4.9 Выбор преобразователя 36
4.10 Выбор схемы мониторинга питания 38
4.11 Выбор стабилизатора напряжения 39
4.12 Выбор микросхемы драйвера 40
5ИНТЕРФЕЙСЫ 41
5.1 SPI 41
5.1.1 Режимы работы интерфейса SPI 41
5.1.2 Обоснование выбора 42
5.2 USART 43
5.2.1 Обоснование выбора 45
6РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 46
6.1 Расчет инструментального усилителя AD8220ARMZ 46
6.2 Расчет низкочастотного фильтра 48
6.3 Расчет полосового фильтра 48
6.4 Расчет операционного усилителя 51
7 ВЫБОР СРЕДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 53
8 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 56
8.1 Настройка микроконтроллера 56
8.2 Формирование сигнала на выходе микроконтроллера 58
8.3 Основной цикл программы 62
8.4 Работа АЦП 63
8.5 Алгоритм для вычисление поворота 63
8.6 Обмен данными с ПЭВМ 67
8.7 Работа с энергонезависимой памятью 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 74
Приложение А - отсутствует
Приложение Б 82
Приложение В 83
Приложение Г 84
Приложение Д 86
Приложение Е 87
Для обеспечения требуемых точностных параметров изделий, изготавливаемых на предприятии «НПО электромеханики», предъявляются высокие требования к точности изготовления деталей, сборочных единиц, входящих в изделия, и контролю их параметров.
В АО «НПО электромеханики» имеется контрольно -проверочная аппаратура (КПА), в том числе КПА с поворотными столами (ПС), которые необходимы для проверки функционирования выпускаемых приборов, контроля их параметров.
В современном мире поворотные столы широко применяются в различных областях, таких как автомобильное производство, промышленность, медицинская техника, научные исследования. Они используются для воспроизведения угловой скорости и ускорения, необходимых для проверки динамических характеристик различных устройств, для поворота объектов на определенный угол, для точного позиционирования их в пространстве.
Поворотные столы бывают различной конструкции, начиная с использования в них шарикоподшипниковых опор и редукторной передачи от приводного двигателя для обеспечения вращения платформы, заканчивая самыми современными стендами с аэростатическим подвесом оси вращения платформы и с использованием бесконтактных измерительных средств.
В научно производственном объединении электромеханики используются поворотные столы собственной разработки, которые необходимы для создания условий, близких к эксплуатационным, в процессе испытаний приборов. Поворотный стол КПА представляет собой механическую систему, содержащую массивный корпус, в котором на валу, вращающемся от приводных двигателей, находится платформа. На ней в приспособлении устанавливается испытуемый объект. В моей ВКР испытуемым объектом является датчик угловой скорости (ДУС). В качестве датчика угла поворота платформы техническим заданием определен поворотный трансформатор ПТ-071А, у которого ротор находится на вращающемся валу, а статор находится в неподвижном корпусе поворотного стола.
Одними из важных параметров поворотного стола являются точность и стабильность во времени угловой скорости вращения платформы. От этого зависит точность измерения динамических характеристик датчика угловой скорости.
В настоящее время на предприятии «НПО Электромеханики» дорабатывается поворотный стол контрольно-проверочной аппаратуры в части замены в нем поворотного трансформатора на более точный, используемый в качестве прецизионного датчика угла.
В связи с этим необходим блок управления, обеспечивающий вращение платформы стола с испытуемым прибором, точное определение её текущего положения и выдачу этой информации в ПЭВМ по интерфейсу RS - 232.
Актуальность моей выпускной квалификационной работы обусловлена необходимостью разработки модуля преобразования сигналов входящего в этот блок точного управления.
Схема блока точного управления и его функциональные связи представлены на рисунке 1.
В качестве датчика углового положения используется двухканальный многополюсный синусно-косинусный поворотный трансформатор, что позволяет регистрировать данные об угловом положении платформы с высокой точностью. Эти данныепоступают в модуль преобразования сигналов, который помимо преобразования входных сигналов в значения угла, обеспечивает ПТ-071А питанием.
Модуль управления электроприводамиформирует сигналы на обмотках приводных двигателей на основе сигналов, полученных с МПС.
...
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы разработан
модуль преобразования сигналов системы управления поворотным столом для
динамических испытанийдатчика угловой скорости. Разработана структурная
схема и электрическая принципиальная схема модуля.
При разработке электрической принципиальной схемы выбраны
элементы с учетом необходимой точности определения углового положения
платформы поворотного стола, указанной в техническом задании,
погрешность определения углового положения не должна быть более
0,1%.Для разработки электрической принципиальной схемы изучены
технические характеристики элементов и схемыих подключения.В
программном обеспечении предусмотрена необходимая точность вычисления
углового положения платформы.
Разработано программное обеспечение:
для получения микроконтроллером информации с АЦП;
для определения углового положения платформы поворотного стола;
для обмена данными между микроконтроллером и энергонезависимой
памятью.
для передачи данных об угловом положении платформы от модуля
преобразования сигналов в ПЭВМ;
Техническое задание выполнено в полном объеме.
