|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Komputerowe sterowanie mechanizmami urządzeń pomiarowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Urządzenie sprzętowo-programowe do sterowania silnikami krokowymi, przeznaczone do wykonywania pomiarów parametrów urządzeń elektroakustycznych za pomocą narzędzi programowych kompleksu pomiarowego. Przy pomiarach charakterystyk przestrzennych (budowlanych wzorców promieniowania) przetworników akustoelektrycznych i elektroakustycznych za pomocą opisanego wcześniej komputerowego kompleksu pomiarowego czasu rzeczywistego [1], konieczne jest dokładne zdalne ustalenie kąta ustawienia odbiornika i emitera akustycznego. To zadanie najskuteczniej rozwiązuje się za pomocą silników krokowych. Zaletą silników krokowych jest to, że umożliwiają zamianę elektrycznego sygnału sterującego na ruch kątowy wirnika z ustaleniem go w danej pozycji bez żadnych urządzeń sprzężenia zwrotnego. Ta okoliczność znacznie upraszcza projektowanie odpowiednich jednostek i całego układu pomiarowego. Proponowane urządzenie sprzętowo-programowe przeznaczone jest do interaktywnego, niezależnego i jednoczesnego sterowania dwoma silnikami krokowymi. Urządzenie pozwala na cyfrowe ustawienie wielkości i kierunku obrotów wirników silników krokowych. Głównym obszarem zastosowania jest kontrola zespołów mechanicznych aparatury pomiarowej oraz instalacji doświadczalnych. Urządzenie składa się z jednostki interfejsu sprzętowego oraz oryginalnego komputerowego programu sterującego. Maksymalna prędkość obrotowa wirników silnika wynosi 100 kroków na sekundę. Interfejs sprzętowy jest podłączony do komputera przez standardowy port interfejsu równoległego (drukarki). Program sterujący jest przeznaczony do pracy w systemie operacyjnym Windows 95/98/Me/NT/2000/2003/XR i ma rozmiar tylko 320 KB. Należy zauważyć, że do uruchomienia programu w systemie Windows NT/2000/2003/XP wymagane są uprawnienia administratora. Moduł interfejsu został zaprojektowany z największą możliwą prostotą na najtańszych i najpopularniejszych domowych komponentach. Dzięki temu można to powtórzyć. Aby uprościć urządzenie, cały algorytm sterowania zaimplementowano programowo. Do sprzętu przypisane są tylko funkcje elektrycznego dopasowania komputera i silnika.
Schemat interfejsu sprzętowego pomiędzy silnikami krokowymi a komputerem pokazano na ryc. 1. Układ DD1 pełni jednocześnie funkcję pamięci buforowej i przedwzmacniacza. Zapis informacji dostarczonych z portu równoległego komputera [2] do rejestru pamięci mikroukładu DD1 odbywa się za pomocą ujemnego impulsu generowanego przez oprogramowanie na wejściu CS1 (pin 1). Ostateczne wzmocnienie sygnału do zasilania uzwojenia sterującego silnika krokowego odbywa się za pomocą węzła na tranzystorach 1VT1 i 1VT2 (tylko jeden z ośmiu pokazano na schemacie obwodu, zaznaczonym linią przerywaną; pozostałe siedem są podłączone odpowiednio do wyjść Q2-Q8 rejestru DD1). Ten schemat połączeń pozwala na umieszczenie wszystkich mocnych tranzystorów na wspólnym radiatorze bez stosowania dodatkowej izolacji elektrycznej ich obudów, zwykle podłączonych do kolektora tranzystora. Umożliwia to znaczne uproszczenie konstrukcji mechanicznej modułu interfejsu. W przypadku braku wymuszonej wentylacji powierzchnia radiatora powinna wynosić około 50 cm2 dla każdego z ośmiu wydajnych tranzystorów wyjściowych. Dioda 1VD1 pełni funkcję tłumienia oscylacji pasożytniczych występujących podczas przełączania prądu w uzwojeniu sterującym silnika krokowego. Ten interfejs jest przeznaczony do współpracy z czterofazowymi silnikami krokowymi DShI200-3(1) o nominalnym skoku 1,8 ± 0,05° (krok jest wskazywany bez użycia przekładni). Można użyć innych silników; do pracy z trójfazowym programem sterującym zapewniony jest odpowiedni przełącznik. Naprzemienne załączanie i wyłączanie uzwojeń silnika, niezbędne do ich obrotu, realizowane jest przez oprogramowanie. Schematy przełączania uzwojeń są wybierane podczas konfigurowania programu w oparciu o typ silnika i wymagania dotyczące trybu pracy. Impulsy napięciowe są podawane naprzemiennie albo do pojedynczych uzwojeń stojana, albo do sąsiednich par z przesunięciem o jeden podczas każdego kroku. Te tryby są wybierane w oknie ustawień programu i są oznaczone odpowiednio „1-1-1-1” i „2-2-2-2”. W drugim przypadku wzrasta moment obrotowy i momenty trzymające silnika (przynajmniej dla DShI200), ale odpowiednio wzrasta moc pobierana przez urządzenie i nagrzewanie się silników elektrycznych. Menu główne programu wywoływane jest poprzez naciśnięcie prawego przycisku myszy na tytule okna programu. Okno ustawień programu otwiera się za pomocą pozycji menu „Ustawienia silnika”. W programie sterowania silnikiem dostępne są dwa przełączalne tryby zatrzymania silnika. W pierwszym wariancie napięcie jest usuwane z uzwojeń silnika po upływie ustawionego czasu (0...99 s) po zatrzymaniu. To znacznie ułatwia reżim termiczny silnika elektrycznego i zespołu interfejsu, ale może później prowadzić do spontanicznego ruchu mechanizmu związanego z wirnikiem. W drugim trybie po zatrzymaniu napięcie z uzwojenia silnika nie jest usuwane - jest to tzw. tryb fiksacji. Ten tryb może prowadzić do nadmiernego nagrzewania się silnika elektrycznego, ale po jego zatrzymaniu zapewnia niezawodne unieruchomienie wirnika i związanego z nim urządzenia mechanicznego. Wymagany tryb zatrzymania silnika jest wybierany na podstawie warunków problemu. Na przykład, jeśli do przenoszenia obrotów używana jest przekładnia ślimakowa, z reguły bezruch urządzenia w spoczynku będzie zapewniony nawet bez elektromagnetycznego zamocowania wirnika silnika krokowego. Tryby te są wybierane w oknie ustawień programu za pomocą przycisku Auto Release. Program przewiduje wprowadzenie współczynników skali (Częstotliwość w oknie ustawień) oraz offsetu początkowego osobno dla każdego z silników elektrycznych. Pozwala to na ustawienie i wyświetlenie na ekranie komputera rzeczywistych wartości regulowanych parametrów urządzeń podłączonych mechanicznie do silników krokowych. Na przykład kąt obrotu bezpośrednio w stopniach lub ruch w milimetrach. Aby ustawić wymagane początkowe przemieszczenie, przesuń urządzenie mechaniczne do wymaganej pozycji za pomocą silnika krokowego lub w inny sposób (na przykład ręcznie). Następnie należy wejść w tryb kalibracji, naciskając odpowiedni przycisk (wykrzyknik w trójkącie) na panelu sterowania. Kolor cyfrowego wskaźnika ruchu zmieni się na czerwony. Następnie należy ustawić prawdziwą wartość odpowiedniego parametru na wskaźniku przemieszczenia i ponownie nacisnąć przycisk „Kalibracja”, a następnie zamknąć okno. Współczynniki skalowania są określane na podstawie konstrukcji (z uwzględnieniem możliwej obecności przekładni) obsługiwanego urządzenia oraz skoku znamionowego silnika elektrycznego. Okno ustawień daje możliwość edycji nazwy i wymiaru parametrów poszczególnych urządzeń regulowanych silnikami krokowymi wyświetlanych w programie. W programie sterującym silnika istnieją dwa niezależne strumienie poleceń: strumień wejściowy poleceń sterujących i strumień wyjściowy danych do modułu interfejsu sprzętowego. W strumieniu wejściowym położenie wirników silnika jest ustawiane i wyświetlane w jednostkach sprowadzonych do rzeczywistych wartości parametrów urządzeń połączonych mechanicznie. W strumieniu wyjściowym rzeczywista (bieżąca) pozycja wirników silnika jest stale porównywana z wymaganą wartością, a jednostka interfejsu podejmuje działanie w celu sparowania ewentualnej niezgodności. Taka konstrukcja programu sterującego pozwala na ustawienie nowej wartości kąta obrotu wirników silnika, niezależnie od tego, czy wcześniej wprowadzona wartość została osiągnięta, czy nie. W tym drugim przypadku wirnik silnika będzie się nadal obracał (ewentualnie zmieniając kierunek), aby osiągnąć nowo ustawioną pozycję. Do wprowadzania i wyświetlania nazwanych wartości liczbowych w programie wykorzystywany jest oryginalny element sterujący i wskazujący „Panel cyfrowy”. Wartości liczbowe są wprowadzane bit po bicie za pomocą myszki. Ustaw kursor na żądanej cyfrze wskaźnika i ustaw żądaną wartość naciskając lewy lub prawy przycisk myszy. Lewy przycisk zmniejsza, a prawy zwiększa liczbę. Przeniesienie do najwyższej rangi następuje automatycznie. Jeśli najedziesz kursorem na symbole wymiaru, to naciskając lewy lub prawy przycisk myszy możesz odpowiednio dziesięciokrotnie zmniejszyć lub zwiększyć wartość na wskaźniku. Znak liczby (jeśli jest pokazany na wskaźniku) zmienia się poprzez naciśnięcie przycisków myszy w ten sam sposób. Przytrzymanie przycisku dłużej niż 0,5 s powoduje automatyczne powtórzenie akcji. Jeśli w czasie, gdy wciśnięty jest przycisk myszy, odsuniesz kursor od wskaźnika, automatyczne powtarzanie będzie kontynuowane niezależnie od dalszego stanu myszy. Aby zatrzymać automatyczne powtarzanie, ponownie najedź kursorem na wskaźnik i kliknij dowolny przycisk myszy; Jeśli używasz myszy z kółkiem, możesz z niej skorzystać. Obrócenie koła od siebie zwiększa wartość numeru wskaźnika i odwrotnie - obracając je w swoją stronę. Tryb automatycznego powtarzania w cyfrach małego rzędu pozwala ustawić ciągły obrót silników krokowych z prędkością mniejszą niż nominalna. Dla funkcjonowania urządzenia w ramach systemów oprogramowania przewidziana jest zewnętrzna (z innych programów) kontrola pracy silników. Polecenia sterujące są przesyłane poprzez wysyłanie specjalnych komunikatów systemu operacyjnego Windows zawierających parametry z programów klienckich do programu serwera, który bezpośrednio steruje pracą silników. W przerwach między sesjami pracy program automatycznie zapisuje wszystkie ustawione parametry i aktualny stan na dysku komputera do dalszego wykorzystania. Interfejs sprzętowy musi być zasilany ze źródła napięcia stałego o mocy wystarczającej do obsługi zastosowanych silników krokowych (co najmniej 70 W dla dwóch silników DShI200-3). Niedopuszczalne jest używanie zasilacza wbudowanego w komputer sterujący w celu uniknięcia jego wadliwego działania. Chip DD1 musi być zasilany ze stabilizowanego źródła, najlepiej niezależnego od zasilania potężnych przełączników wyjściowych. Połączenie jednostki sprzętowej z portem równoległym (drukarka) komputera odbywa się za pomocą nieekranowanego kabla taśmowego o długości do 3 mz naprzemiennymi przewodami sygnałowymi i uziemiającymi. W przypadku dłuższych kabli zaleca się stosowanie wiązki oddzielnych ekranowanych przewodów. Jeżeli Twój komputer nie posiada wolnego portu równoległego, musisz zainstalować dodatkową kartę. Obecnie płytki są produkowane masowo i zwykle zawierają dwa porty równoległe. Są przeznaczone zarówno dla komputerów z magistralą PCI, jak i dla starszych komputerów z magistralą ISA. Płyty te zazwyczaj posiadają przełączniki umożliwiające wybór adresów portów bazowych. Przykładowo na używanej przez autora płytce TS-020-ER (dla magistrali ISA) każdy z dwóch znajdujących się na niej portów równoległych można ustawić na następujące adresy bazowe: ZVSN, 378Н, 278Н, 27СН, 26СН lub 268Н. Program sterujący przewiduje ustawienie dowolnego z powyższych adresów jako aktywnego. Do działania programu sterującego nie jest wymagana obsługa dodatkowych portów z poziomu BIOS-u lub systemu operacyjnego. Wystarczy wybrać taką konfigurację adresów dodatkowych portów, aby wyeliminować konflikt ze wszystkimi portami już istniejącymi w systemie (a nie tylko równoległymi).
Ogólny projekt urządzenia może być dowolny. Autor wykonał prototyp na płytce drukowanej wykonanej z folii z włókna szklanego o grubości 2 mm. Rysunek płytki drukowanej i położenie na niej części pokazano na ryc. 2ab. Przewody drukowane powinny być jak najszersze. Najprostsze radiatory do tranzystorów wyjściowych mogą być wykonane w postaci dwóch płyt duraluminium o wymiarach 130x50x3 mm; są mocowane na płytce drukowanej za pomocą narożników z duraluminium przez specjalnie przewidziane otwory. Wynikowy projekt radiatorów jest zamocowany w obudowie urządzenia. Na ryc. 3 przedstawia fotografię jednego z wariantów tego urządzenia, wykonaną przez autora. Na żebrowanym radiatorze (po prawej stronie), oprócz tranzystorów, mocowane są również mocne diody prostownika zasilacza (poprzez izolacyjne przekładki mikowe). Po lewej stronie znajdują się kondensatory wygładzające zasilacza.
Złącza wejściowe i wyjściowe można zamocować na radiatorach lub na obudowie urządzenia. Jako wejście wykorzystano złącze RPMM1-50SH1-V (do podłączenia do komputera). Dwa złącza wyjściowe (po jednym dla każdego silnika) - RG1N-1-5, w każdym z których dwa sąsiednie wyjścia są połączone równolegle w celu zmniejszenia obciążenia prądowego. Ogólnie mogą istnieć inne złącza z wystarczająco mocnymi stykami. Styki złącza są połączone z odpowiednimi przewodami płytki drukowanej za pomocą konwencjonalnego elastycznego przewodu. W przypadku obwodów wyjściowych przekrój przewodów musi wynosić co najmniej 1 mm2. Tranzystory KT815 i KT818 mogą być używane z dowolnymi indeksami literowymi lub można zastosować inne potężne tranzystory o odpowiedniej strukturze. Diody serii KD213 można zastąpić diodami KD212 lub innymi mocnymi diodami impulsowymi. Rodzaj i moc zastosowanych rezystorów nie ma znaczenia. Zamiast rejestru K589IR12 można zastosować KR580IR82 z korektą płytki drukowanej. Numerację pinów dla tej opcji pokazano na ryc. 1 w nawiasach. Należy zauważyć, że rejestracja danych dostarczanych z portu równoległego komputera do rejestru pamięci KR580IR82 musi odbywać się zgodnie z dodatnim zboczem impulsu na wejściu STB (pin 11). Aby zmienić polaryzację impulsu strobującego, program zapewnia odpowiedni przełącznik (pozycja menu Slope Positive). Opisane urządzenie nie wymaga żadnej regulacji. Trzeba tylko upewnić się, że uzwojenia silników krokowych są podłączone w odpowiedniej kolejności do wyjść wyłączników dużej mocy. Jeśli nie jest to przewidziane, wirnik silnika, zamiast się obracać, najprawdopodobniej po prostu wibruje w miejscu lub obraca się z szarpnięciem. Programy do urządzenia można pobrać stąd. literatura
Autor: O. Szmelew, Moskwa; Publikacja: radioradar.net
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Karta graficzna GeForce GTX 760 iChill HerculeZ 3000 od Inno3D ▪ Zmiana czerwonych krwinek w celu aktywowania układu odpornościowego przeciwko covid ▪ Bezpieczne gniazdo magnetyczne ▪ Charakter mężczyzny nie zależy od jego braci i sióstr ▪ Kompaktowa kamera Sony FDR-X3000R
▪ sekcja strony Narzędzia i mechanizmy dla rolnictwa. Wybór artykułu ▪ artykuł Hakiem czy oszustem. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Czym były wojskowe gumy pancerne? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Prosty przekaźnik czasowy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Sprzężenie zwrotne w odbiornikach HF. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony