Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ РЕШАЕМОЙ ЗАДАЧИ 9
1.1. Актуальность задачи 9
1.2. Цель дипломной работы 9
1.3. Выявление необходимого функционала 10
1.4. Этапы решения задачи 16
1.5. Обзор аналогов 16
2 СТРУКТУРА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА 18
2.1. Постановка задачи 18
2.2. Технические требования 18
2.3. Пути решения задачи 20
2.4. Выбор средств реализации функционала 21
2.5. Общая структура аппаратной части комплекса 21
3 ПОДБОР КОМПОНЕНТОВ И РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
СХЕМЫ АППАРАТНОЙ ЧАСТИ КОМПЛЕКСА 23
3.1. Общие положения 23
3.2. Выбор трехфазного мостового преобразователя 24
3.3. Выбор микросхем драйверов 29
3.4. Выбор датчиков обратных связей 36
3.4.1. Выбор датчика тока 36
3.4.2. Выбор датчика напряжения 40
3.4.3. Выбор датчика температуры 42
3.4.4. Проектирование датчиков положения ротора двигателя 42
3.5. Выбор периферийной части 44
3.6. Выбор микроконтроллера 49
3.7. Проектирование источника питания 60
4 РАЗВОДКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ 62
4.1. Выбор и обоснование конструкции печатной платы 62
5 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 71
ПРИЛОЖЕНИЯ 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 77
ПРИЛОЖЕНИЕ В 82
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 86
Электропривод представляет собой конструктивное единство электромеханического преобразователя энергии (двигателя), силового преобразователя и устройства управления. Каждый электродвигатель обладает некоторыми отличительными свойствами, обуславливающими его область применения.
Неотъемлемой частью современного двигателя является электронный блок управления. Он предназначен для приема информации и последующей ее обработки. Обработанная информация получает определенный алгоритм, с помощью которого происходит управляющее воздействие на различные системы двигателя.
В 2007 году от ФГУП «Производственное объединение «Маяк» (ФГУП «ПО «Маяк»), г. Озерска Челябинской области поступил заказ на разработку интеллектуального электропривода регулирующей арматуры. Разработка и отладка происходила до 2010 года. Основной целью разработки являлась программно-аппаратная реализация алгоритмов управления вентильными задвижками для газовых сред. В ходе проведенной работы разработан программно-аппаратный комплекс на базе микроконтроллера ATMEGA для управления низковольтными электромеханическими системами. Внешний вид устройства представлен на рисунке 1.
Тема дипломной работы выбрана неслучайно, этому способствовали следующие факторы. Во-первых, ФГУП «Производственное объединение «Маяк» является промышленным объектом отечественной атомной отрасли, этот факт является причиной возникновения потребностей в мелкосерийном производстве устройств, сделанных под заказ.
Во-вторых, на сегодняшний день аппаратная и программная части разработанного комплекса требуют доработки, поскольку с момента введения в эксплуатацию прошло 7 лет, при сроке службы не менее 10 лет.
В-третьих, на этапе проектирования блока управления другими электромеханическими устройствами выбор лучшего решения заметно облегчается, если первоначально создать и проработать основные алгоритмы на макете. Становятся видны недочёты и преимущества проекта, пути его усовершенствования. Также с помощью макета решается проблема выбора способа управления.
Изучив данные проблемы, было решено разработать программно-аппаратный комплекс, который будет удовлетворять потребностям ФГУП «Производственное объединение «Маяк», позволит управлять низковольтными
электромеханическими системами, а также производить макетирования для дальнейшей разработки.
При разработке дипломной работы был проведен анализ существующей системы, способной с разной долей успешности выполнять данную задачу. Были выявлены недостатки и принято решение о разработке нового устройства. Проанализировав полученные данные, был составлен полный список требований ко всем частям разрабатываемого комплекса.
Исходя из списка требований, была разработана архитектура будущего комплекса и изготовлен опытный образец устройства. По итогам выполнения выпускной квалификационной работы было сделано следующее:
1) Поставлена задача.
2) Проведен анализ существующего устройства.
3) Сделан вывод о необходимости создания нового устройства.
4) Разработаны требования.
5) Осуществлено проектирование архитектуры.
6) Произведен подбор компонентов.
7) Составлены схемы.
8) Выбраны средства программной разработки.
9) Осуществлено написание программной части.
10) Произведена проверка на соответствие предъявленным требованиям.
В пояснительной записке к дипломному проекту отображены все основные этапы проектирования системы, разработка ее модулей и настройка для дальнейшего использования системы.
