Розробка структурної та електричної схеми вимірювального каналу швидкості обертання вала електродвигуна - Курсовая работа

Часто виникає потреба контролю швидкості [1, 4] обертання для роботи систем керування електроприводами [3] до складу яких входять зворотні звязки за обертами на виході системи. Параметри таких зворотних звязків в значній мірі залежать від параметрів датчика та вимірювального пристрою та принципу обчислення швидкості по параметрах вихідного сигналу датчика швидкості.1.1 Фізичні величини які характеризують швидкість обертального руху твердого тіла Положення твердого тіла, що обертається навколо нерухомої вісі, визначається кутом повороту j, тобто двогранним кутом між двома площинами, що проходять через вісь обертання, з яких одна нерухома, а інша жорстко закріплена з твердим тілом і обертається разом з ним. Якщо воно задано, то для будь-якого моменту часу t можна визначити значення кута j, що визначає положення тіла. Якщо взяти два моменту t і t Dt часу і розкласти f(t) в степеневий ряд, по приросту Dt, отримаємо: f(t Dt) =f(t) Кутова швидкість дорівнює похідній кута повороту за часом: IMG_37e23353-dc45-49c8-99a7-7e9c5093b703 .(1.5)Відомі тахометри будуються на основі трьох принципів вимірювання кутової швидкості [2]: - вимірюється приріст часу Dt, за який точка обєкту, що обертається, повернеться на фіксований кут Dj. значення кутової швидкості безпосередньо перетворюється в іншу фізичну величину, яка вимірюється вторинним засобом вимірювання і опосередковано визначається кутова швидкість. Вимірювальні пристрої, що здійснюють перетворення кутової швидкості, кута повороту, часу, за який відбувається поворот на фіксований кут, в іншу фізичну величину, називаються тахометричними перетворювачами (ТП). В теперішній час, за допомогою будь-якого одного тахометра неможливо з високою точністю виконувати вимірювання в усіх діапазонах можливої зміни кутових швидкостей. Тахогенераторами (ТГ) називаються електричні машини невеликої потужності, призначені для перетворення кутової швидкості в електричний сигнал.В залежності від того, який з вище вказаних параметрів вимірюється, розрізнюють цифрові тахометри середнього значення і цифрові тахометри миттєвого значення [1, 2]. У цифрових тахометрах середніх значень методом підрахунку імпульсів визначають кут повороту вала обєкту за зразковий інтервал часу, який задається зовнішнім зразковим генератором, тобто цифровий тахометр будується за схемою цифрового частотоміра середніх значень. ,(1.13) де - зразковий часовий інтервал, що формує зразкова міра часу від цифрового частотоміра середніх значень; У цифровому тахометрі миттєвих значень здійснюється вимірювання часу повороту валу ТП на фіксований кут, тобто вимірюється період сигналу ТП шляхом квантування цього часового інтервалу імпульсами зразкової частоти від зовнішнього генератора. Цифровий тахометр будується за схемою цифрового періодоміра.IMG_161734a7-6c08-421f-a878-0d8dab7ee8ddДо складу вимірювального каналу входять вихідний вал електродвигуна, датчик швидкості, блок вибору режиму, мікроконтролер, пристрій виведення інформації, персональний компютер.До складу датчика входить світловипромінювач та фотоприймач в якості яких, як правило використовують світлодіоди та фототранзистори з випромінюванням в області інфрачервоного спектра. час наростання імпульсу випромінювання тнар.в - інтервал часу, протягом якого потужність випромінювання діода наростає від 0,1 до 0,9 максимального значення; Характеристикою діода як джерела інфрачервоного випромінювання є ватамперная характеристика - залежність потужності випромінювання у ватах (міліватах) від прямого струму, що протікає через діод. Рисунок 2.2 - Ватамперна характеристика ІЧ-діода АЛ120А На графіках, що приводяться для серійних приладів, зміна потужності випромінювання від струму часто дається у відносних одиницях величини, зазначеної в основних параметрах для даного типу діода, при номінальному струмі. Рисунок 2.4 - Діаграма спрямованості світлодіода АЛ120А Інфрачервоні діоди знаходять застосування в різноманітних пристроях, принцип роботи яких ґрунтується або на електричному керуванні потужністю випромінювання діода (шляхом зміни прямого струму), або на керуванні коефіцієнтом передачі оптичного каналу при постійній потужності випромінювання.На рисунку 2.10 зображено електричну схему індикатора швидкості обертання вала електродвигуна, який здійснює обробку первинної вимірювальної інформації датчика та виведення інформації на дисплей. На сучасному етапі розвитку систем керування електроприводами мікропроцесорні системи керування набувають все більшої актуальності за рахунок їхньої гнучкості та багатофункціональності. Побудуємо мікропроцесорний індикатор швидкості обертання. В якості МК вибираємо RISC мікроконтролер фірми Microchip PIC16F628А [8], який для вирішення поставленої задачі має в своєму складі модуль 10 - розрядного АЦП, модуль ССР який може працювати в режимі таймера модуля захвата та в режимі ШІМ, адресований модуль USART та підтримка RS-232, RS-485, має оптимізовану структуру та систему команд. На вхід RB3 мікроконтролера (вхід CCP) поступають цифрові сигнали з д

ЗМІСТ

ВСТУП

1.КОРОТКА ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАСОБІВ ТА МЕТОДІВ ВИМІРЮВАННЯ ЧАСТОТИ ОБЕРТАННЯ ВАЛА ЕЛЕКТРИЧНОГО ДВИГУНА

1.1 Фізичні величини які характеризують швидкість обертального руху твердого тіла

1.2 Огляд засобів вимірювання швидкості електричного двигуна

1.3 Основні принципи вимірювання частоти обертання

2.РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ ТА ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ ВИМІРЮВАЛЬНОГО КАНАЛУ ШВИДКОСТІ ОБЕРТАННЯ ВАЛА ЕЛЕКТРОДВИГУНА

2.1 Розробка структурної схеми вимірювального каналу

2.2 Розробка електричної схеми датчика швидкості

2.3 Розробка електричної схеми індикатора швидкості обертання вала електродвигуна

3.РОЗРОБКА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ РОБОТИ ВИМІРЮВАЛЬНОГО КАНАЛУ

3.1 Вихідні передумови написання програми для мікроконтролера

3.2 Розробка алгоритму роботи програми

3.3 Розробка програми та програмування мікроконтролера

4.МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ ВИМІРЮВАЛЬНОГО КАНАЛУ

5. ПРАКТИЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ ВИМІРЮВАЛЬНОГО КАНАЛУ ШВИДКОСТІ ОБЕРТАННЯ ДВИГУНА

ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ вимірювальний обертання вал швидкість