3.4 Составление принципиальной схемы системы
3.4.1 Выбор резисторов
Выберем резисторы для ограничения тока, протекающего через семисегментный индикатор. Выбор произведем, исходя из выражения:
Р = (U – Uсвд)·I;
Р = (5 – 2)·10·10-3 = 0,03 Вт.
Тогда сопротивление выбираемого резистора равно:
Ом.
Выбираем резистор 0201 – 300 J фирмы Faithful Link Industrial, технические параметры которого приведены в таблице 9.
Таблица 9 – Технические характеристики постоянного резистора 0201 – 300 J
Параметр |
Значение |
Номинальное сопротивление |
300 Ом |
Допустимое отклонение от номинала |
5% |
Номинальная мощность |
0,05 Вт |
Рабочее напряжение |
15 В |
Максимально допустимое напряжение |
50 В |
Рабочий диапазон температур |
- 55…+120ºС |
3.4.2 Выбор конденсаторов
На выходе источника питания устанавливаем фильтр, состоящий из параллельно соединенных электролитического и керамического конденсаторов.
Выбираем электролитический конденсатор TREC с диэлектриком SR на выход источника питания в 5 В для питания семисегментного индикатора. Технические данные приведены в таблице 10.
Таблица 10 – Технические данные электролитического конденсатора
Параметр |
Значение |
Рабочее напряжение, В |
15 |
Ёмкость, мкФ |
100 |
Диапазон ТРАБ, ºС |
-40…+85 |
Выбираем керамический конденсатор с диэлектриком X7R фирмы SYFER на выход источника питания в 5В. Также выбранный керамический конденсатор будем использовать в активном фильтре первого прядка, установленном на входе микроконтроллера, для устранения паразитных емкостей, но только меньшей емкости (15 пФ).
Технические данные занесены в таблицу 11.
Таблица 11 – Технические данные керамического конденсатора
Параметр |
Значение |
Рабочее напряжение, В |
10 |
Ёмкость, мкФ |
0,1 |
Диапазон ТРАБ, ºС |
-40…+85 |
4 Расчет временных диаграмм работы элементов системы
В данном случае схема – униполярная, режим – симметричный, а это значит, что в каждый момент времени включено одно управляющее устройство. Временные диаграммы работы элементов исходной системы представлены на рисунке 5.
Рисунок 5 – Временные диаграммы напряжений на обмотках шагового двигателя
5 Разработка программы управляющего устройства (для контроллера aTmega8535)
5.1 Описание выбора и расчета элементов программы
В данной работе производится управление шаговым двигателем с дискретным изменением скоростей n=1/2/4/8/100/200/400 об/мин.
Младшие четыре бита порта «A» микроконтроллера устанавливаем на ввод сигналов с тумблеров:
РA0 – «разрешение»
РA1, РA2, РA3 – на задание скоростей:
001 – 1 об/мин
010 – 2 об/мин
011 – 4 об/мин
100 – 8 об/мин
101 – 100 об/мин
110 – 200 об/мин
111 – 400 об/мин
Младшие четыре бита порта «B» микроконтроллера устанавливаем на управление обмотками ШД:
РB0 – А+
РB1 – В+
РB2 – А-
РB3 – В-
Порт «D» определим на вывод на сегменты индикаторов:
PD0 – сегмент «А»
PD1 – сегмент «В»
PD2 – сегмент «С»
PD3 – сегмент «D»
PD4 – сегмент «E»
PD5 – сегмент «F»
PD6 – сегмент «G»
PD7 – сегмент «H»
Младшие биты порта «С» микроконтроллера – на вывод на катоды индикаторов:
PС0 – HG1
PС1 – HG2
PC2 – HG3
В данной работе было использовано два таймера по переполнению Т1 и Т2. Таймер Т1 используется для задания скоростей, а таймер Т2 для динамической индикации.
Произведем расчет начальных значений таймеров и коэффициента предделителя.
Остальные соотношения сведены в таблицу 12.
Таблица 12 – Соотношения скоростей и частот
n, oб/мин |
f, Гц |
1 |
3,3 |
2 |
6,6 |
4 |
13,2 |
8 |
26,4 |
100 |
330 |
200 |
660 |
400 |
1320 |
Для задания скоростей в данной работе был выбран таймер по переполнению Т1.
1) 1 об/мин
(4)
Принимаем Кдел=1024 (TCCR1B=0x05)
Тогда
(5)
или TCNT1L=0xBF, TCNT1H=0xF6.
2) 2 об/мин
По формуле (4) TCNT1=64350 или TCT1L=0x5E, TCNT1H=0xFB.
3) 4 об/мин
По (5) TCNT1=64943 или TCT1L=0xAF, TCNT1H=0xFD.
4) 8 об/мин
По (5) имеем TCNT1=65239 или TCT1L=0xD7, TCNT1H=0xFE.
5) 100 об/мин
По (5) имеем TCNT1=65511 или TCT1L=0xE7, TCNT1H=0xFF.
6) 200 об/мин
По (5) имеем TCNT1=65523 или TCT1L=0xF3, TCNT1H=0xFF.
7) 400 об/мин
По (5) имеем TCNT1=65529 или TCT1L=0xF9, TCNT1H=0xFF.
Рассчитаем значение частоты для таймера Т2 по формуле
Выберем значение Кдел=64 (ТССR2=0х04), а ТСNТ2=0. Тогда частота таймера Т2:
