АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 9
1.1. Анализ технического задания 9
1.2. Обзор аналогов 10
1.3. Патентный обзор 14
1.4. Стенд метрологических испытаний датчиков линейных перемещений 16
1.5. Применение электромеханических приводов 19
1.6. Структурная схема разрабатываемого стенда 20
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО СТЕНДА 22
2.1. Математическое описание подвижной системы лабораторного стенда 23
2.2. Моделирование процесса разгона двигателя 26
2.3. Измерение угла отклонения с помощью датчика линейных перемещений ... 31
2.4. Исследование погрешностей объекта проектирования 32
3. КОНСТРУКТОРСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТЕНДА 35
3.1. Используемые в проекте устройства и компоненты 35
3.2. Разработка программного обеспечения стенда 36
3.3. Формирование 3D модели сборки стенда 36
3.4. Разработка электрической схемы стенда 43
4. ПРОТОТИП. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 45
4.1. Измерение угла отклонения рамы с двигателем 45
4.2. Измерение скорости вращения двигателя 47
4.3. Оценка механической характеристики на основе полученных данных 48
5. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ НА СТЕНДЕ 50
5.1. Методика выполнения работы 50
5.2. Порядок выполнения работы 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 55
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Код программы для считывания угловой скорости 57
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Спецификация стенда 58
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Сборочный чертёж стенда 60
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Рабочий чертёж опоры 61
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Рабочий чертёж подвеса 62
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Рабочий чертёж вала 63
Электромеханическим приводом называется электромеханическая система, состоящая из взаимодействующих электрических, электромеханических и механических преобразователей, а также управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.
В современном приборостроении электромеханические приводы являются неотъемлемой частью большинства приборов и систем.
Цель выпускной квалификационной работы - разработка стенда для исследования механической характеристики миниатюрного двигателя постоянного тока, используемого в электромеханических приводах приборных устройств. В работе исследуется механическая характеристика коллекторного двигателя постоянного тока.
Задачи выпускной квалификационной работы:
• проведение информационного поиска для нахождения и анализа аналогов;
• моделирование математической модели стенда;
• SD-моделирование и разработка программного обеспечения стенда, разработка технической документации элементов и сборки стенда;
• проведение экспериментов на основе прототипа;
• разработка методики лабораторной работы.
Актуальность разрабатываемого стенда заключается в демонстрации одного из свойств миниатюрного двигателя постоянного тока, используемого в электромеханических приводах, а именно механической характеристики.
Новизна разработки заключается в предложении нетрадиционного метода построения механической характеристики, основанного на измерении угла отклонения маятникового подвеса двигателя с использованием микроконтроллера.
В ходе обзорно-аналитической части выпускной квалификационной работы был найден аналог, позволяющий исследовать двигатели постоянного тока и рассмотрены его недостатки. Составлена структурная схема проектируемого стенда.
Была получена математическая модель лабораторного стенда для исследования свойств малогабаритного двигателя постоянного тока, Получены графики угла отклонения подвеса с двигателем и скорости вращения вала двигателя.
Была сконструирована SD-модель стенда для исследования свойств миниатюрного двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Разработано программное обеспечение для микроконтроллера и электрическая схема стенда.
Был изготовлен прототип стенда, на основе которого был проведён эксперимент. Основным результатом эксперимента является получение зависимости угла отклонения от скорости вращения двигателя, а также сравнение полученной зависимости с теоретической механической характеристикой на наличие сходства.
В результате проведенной работы разработан лабораторный стенд для исследования механической характеристики миниатюрного двигателя постоянного тока, используемого в электромеханических приводах приборных устройств.
