Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Программирование микропроцессорных систем управления подвижного состава железных дорог. Учебное пособие по дисциплинам «Автоматизированные и микропроц.pdf
Параметр
Значение
Тип выходного
сигнала
2-х битовый код, сигнал с выхода
канала А опережает сигнал с выхода канала B (при вращении по ча-
совой стрелке) на 90 эл.град.
Электрическая нагрузка
на контакты
10 мА при напряжении 10 В
Частота вращения
ротора, не более
150 об/мин
Время дребезга контактов при частоте вращения 5 об/мин, не более
5 мс
Количество импульсов на
канал за один оборот
ротора, шт
24
Рисунок 7.14 – Диаграмма сигналов на выходе датчика
угла поворота
Далее, в таблице приведены некоторые параметры датчика
угла поворота EXW1J-C24-AC0024L.
Таблица 7.9 Некоторые параметры датчика угла поворота EXW1J-
C24-AC0024L
131
Драйвер транзисторов сторон высокого и
Наиме-
нование
Номер
Назначение вывода
1
Напряжение питания внутренней логики микросхемы и драйвера
транзистора стороны низкого
напряжения
2
Управляющий вход транзистора
стороны высокого напряжения
3
Управляющий вход транзистора
стороны низкого напряжения
4
Общий провод питания, обратный провод выхода драйвера транзистора
стороны низкого напряжения
низкого напряжения мостового преобразователя IR2101S
Данная микросхема представляет собой высоковольтный, высокоскоростной драйвер мощных MOSFET и IGBT (МОП транзисторов и биполярных транзисторов с изолированным затвором), обеспечивающий независимость каналов управления транзисторами
плеча мостового преобразователя. По каналам управления, микросхема совестима со стандартными уровнями логических интегральных микросхем, 3,3, 5 и 15 В. Допустимый диапазон напряжения питания V
дена на рисунке 7.15.
В таблице 7.10 приведена информация о назначении выводов
микросхемы, типовая схема включения микросхемы приведена на
рисунке 7.16.
составляет 10..20 В. Цоколёвка микросхемы приве-
cc
Рисунок 7.15 – Цоколёвка микросхемы IR2101
Таблица 7.10 Назначение выводов микросхемы IR2101
Vcc
HIN
LIN
COM
132
5
Выход драйвера транзистора стороны
низкого напряжения
6
Обратный провод выхода драйвера транзистора стороны высокого
напряжения
7
Выход драйвера транзистора стороны
высокого напряжения
8
Напряжение питание драйвера транзистора стороны высокого напряжения
LO
VS
HO
VB
Рисунок 7.16 – Типовая схема включения микросхемы IR2101.
Полевой транзистор IRF530NPBF
Внешний вид полевого транзистора IRF530NPBF в корпусе
TO220А, а также его внутренняя структура приведены на рисунке
7.17. Для защиты от перенапряжений транзистор имеет встроенный диод.
133
Параметр
Значение
Величина длительного ток истока ID, при Tc=25°C,
V
GS
= 10 В, А
17
Величина длительного ток истока ID, при Tc=100°C,
V
GS
= 10 В, А
12
Рассеиваемая мощность, Вт
70
Напряжение сток-исток VGS, В
±20
Рисунок 7.17 – Внешний вид транзистора (а) и его внутренняя
структура (б)
Цифрами 1 – 4 обозначены электроды: 1 – затвор; 2 – сток; 3
– исток; 4 – сток. В таблице 7.11 приведены некоторые предельные
параметры транзистора.
Таблица 7.11 Некоторые предельные параметры транзистора
IRF530NPBF
Дроссель Д25
Конструктивно дроссель Д25 состоит из магнитопровода, катушки, обоймы и устройства крепления. Катушка дросселя выполнена методом бескаркасной намотки и включает в себя гильзу,
намоточный провод, ленту с лепестками для подпайки отводов
намоточного провода и ленту изоляционную (рисунок 7.18).
134
Рисунок 7.18 – Конструкция дросселя Д25
Компенсационная и другие обмотки могут соединяться последовательно с основной, чтобы направления их намагничивающих
сил совпадали (согласное соединение) или были направленно
встречно (несогласное соединение). При согласном соединении индуктивность дросселя увеличивается, при несогласном - уменьшается. Обмотки дросселей могут соединяться также и параллельно.
При этом индуктивность и сопротивление постоянному току обмоток пропорционально уменьшаются, а допустимый ток подмагничивания увеличивается.
Рисунок 7.19 – Схема электрическая дросселя Д25
В таблице 7.12 приведены электрические параметры дросселя Д25.
135
Таблица 7.12 Электрические параметры дросселя Д25
Сердечник
Индуктивность при
номинальном токе, Гн
Номинальный
ток, А
Сопротивление
обмоток, Ом
Выводы
1 – 2
Выводы
3 – 6
ШЛ12 х 25
0,08
1,2
4,00
0,15
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Вопросы к разделам 1 – 3, 5 – 7
1. В чём заключаются преимущества от применения специализи-
рованных микроконтроллеров в системах управления?
2. В чём назначение интегрированной среды разработки про-
грамм, какие функции реализуются в ней?
3. Перечислите компоненты микроконтроллеров, реализуют ещё
функции аналогового ввода или вывода информации.
4. Порядок набора, компиляции программ, загрузки в запоминаю-
щийся устройство и исполнения при использовании среды
Arduino IDE?
5. Перечислите компоненты микроконтроллеров, реализующие
функции ввода и вывода дискретных сигналов.
6. Перечислите каналы связи с внешними устройствами, кото-
рыми располагает микроконтроллеров ATMega 328.
7. Структура программы управления на языке C, разработанная
в интегрированной среде Arduino IDE.
8. Назначение функции setup{}.
9. Назначение функции loop{}.
10. Правила именования переменных и функций в языке програм-
мирования C.
11. Что означает понятие «описать переменную»? В чём преимуще-
ства от предварительного обязательного описания используемых переменных, констант?
12. Что в себя включает понятие «зарезервированные слова»? При-
ведите примеры.
13. Арифметические операторы. Приведите примеры использова-
ния.
14. Логические операторы. Оператор AND. Обозначение, синтаксис
использования, таблица истинности.
136
15. Логические операторы. Оператор NOT. Обозначение, синтаксис
использования, таблица истинности.
16. Логические операторы. Оператор OR. Обозначение, синтаксис
использования, таблица истинности.
17. Понятие «тип данных». Характеристики типов данных.
18. Целочисленные типы данных. Область применения, примеры,
особенности использования.
19. Вещественные типы. Примеры, область применения.
20. Понятие массива. Примеры описания массивов, обращение к
элементам массивов.
21. Условный оператор, схема алгоритма, пример использования.
22. Условный оператор с альтернативой. Схема алгоритма, пример
использования.
23. Цикл со счётчиком. Особенности, пример использования.
24. Цикл с предпроверкой условия завершения. Схема алгоритма,
пример использования.
25. Цикл с постпроверкой условия завершения. Схема алгоритма,
пример использования.
26. Оператор switch.. case.
27. Операции над битами. Побитовое AND. Пример применения.
28. Операции над битами. Побитовое OR. Пример применения.
29. Операции над битами. Побитовое XOR. Пример применения.
30. Операции над битами. Побитовое NOT. Пример применения.
31. Операции над битами. Сдвиговые операции. Пример примене-
ния.
32. Математические функции. Выбор минимального из двух чисел.
33. Математические функции. Выбор максимального из двух чисел.
34. Математические функции. Ограничение переменной заданным
диапазоном.
35. Математические функции. Масштабирование переменной.
36. Математические функции. Возведение числа в степень, извлече-
ние корня.
37. Понятие алгоритма. Требование детерминированности алго-
ритма.
38. Понятие алгоритма. Требование понятности алгоритма.
39. Понятие алгоритма. Требование направленности алгоритма.
40. Понятие алгоритма. Требование результативности алгоритма.
41. Понятие алгоритма. Требование массовости алгоритма.
42. Понятие алгоритма. Требование эффективности алгоритма.
43. Способы описания алгоритмов.
137
44. Документы, регламентирующие составление графических схем
алгоритмов. Примеры обозначения элементов схем алгоритмов.
45. Наименования, условные обозначения, таблицы истинности ло-
гических функций.
46. Уметь объяснить назначение любого компонента, использован-
ного в схемах экспериментальных установок.
Вопросы к разделу 4
47. Конфигурирование портов микроконтроллера для операций
ввода или вывода сигналов. Примеры использования.
48. Ввод и вывод дискретных сигналов. Привести примеры реали-
зации операций.
49. Ввод и вывод аналоговых сигналов. Примеры реализации опе-
раций и особенности аппаратных средств для ввода и вывода
аналоговых сигналов.
50. Объяснить, почему при подключении светодиода к порту вы-
вода контроллера в цепь включают постоянный резистор. Как
выбрать номинал этого резистора?
51. Объяснить назначение «стягивающих» (pull-down) и «подтяги-
вающих» (pull-up) резисторов.
52. Причины возникновения «дребезга» контактов, алгоритмиче-
ский способ борьбы с «дребезгом».
53. Что такое «порядково-временное» связывание, его роль в систе-
мах управления сложными объектами.
54. По заданному графу переходов между возможными состояни-
ями, составить схему алгоритма, реализующие данный граф.
55. Составить алгоритм и программу для выполнения требуемого
действия как реакции на заданное изменение входного сигнала.
56. Что такое аналого-цифровой преобразователь.
57. Какие операции выполняет аналого-цифровой преобразова-
тель?
58. Что такое «квантование по уровню» и «дискретизация по вре-
мени», какой физический смысл несут эти операции, как они могут быть реализованы в реальном устройстве.
59. Что такое «восстановление» сигнала, способы его выполнения.
60. Для чего служит делитель напряжения в схеме параллельного
АЦП? Как влияет на параметры АЦП заданное изменение параметров делителя?
61. Для чего служат компараторы в схеме параллельного АЦП?
138
62. Объясните схему включения нагрузки компараторов? Почему
выбрана цепь «+ питания, балластный резистор, светодиод, выход компаратора»?
63. При заданной величине входного напряжения, какой код будет
содержаться на выходе исследуемой схемы?
64. Назначение микросхемы приоритетного шифратора «8 в 3»? Что
означает «приоритетный»?
65. Назначение генератора с ШИМ. Перечень его компонентов, их
роль.
66. Объяснить взаимосвязь частоты такового генератора и частоты
выходного сигнала генератора с ШИМ.
67. Как влияет на частоту выходного сигнала генератора с ШИМ из-
менение параметра частоты, и почему? Как следует изменять
этот параметр для увеличения (уменьшения) частоты?
68. Чему равны максимальное и минимальное значения выходной
частоты генератора с ШИМ при заданных входной частоте, ёмкости счётчика и краткости делителя?
69. Что такое датчик угла поворота, его назначение и принцип дей-
ствия.
70. Привести алгоритм, реализующий определение направления
вращения ротора датчика по часовой стрелке. В качестве события, инициирующего процедуру определения, рассматривать
фронт импульса канала А.
71. Привести алгоритм, реализующий определение направления
вращения ротора датчика по часовой стрелке. В качестве события, инициирующего процедуру определения, рассматривать
спад импульса канала А.
72. Привести алгоритм, реализующий определение направления
вращения ротора датчика по часовой стрелке. В качестве события, инициирующего процедуру определения, рассматривать
фронт импульса канала B.
73. Привести алгоритм, реализующий определение направления
вращения ротора датчика по часовой стрелке. В качестве события, инициирующего процедуру определения, рассматривать
спад импульса канала B.
74. Вопросы, аналогичные 60 – 63, для случая вращения против ча-
совой стрелки.
75. Перечислите способы регулирования напряжения с использова-
нием импульсного регулятора. В чём заключается отличие
между этими способами?
139
76. Как осуществляется реверсирование коллекторного двигателя
с обмоткой возбуждения, и почему?
77. Как осуществляется реверсирование двигателя, использован-
ного в лабораторной установке (с возбуждением от постоянного
магнита), и почему?
78. Объяснить полученные в лабораторной работе осциллограммы.
79. Что такое инвертор с ШИМ?
80. Поясните термины «кратность модуляции» и «глубина модуля-
ции».
81. Как влияет величина кратности модуляции на параметры кри-
вой выходного тока, и почему?
82. Как влияет величина глубины модуляции на параметры кривой
выходного тока, и почему?
83. Объяснить алгоритм формирования импульсов открытия плеч
транзисторов инвертора
84. Объяснить реализованный в программе способ формирования
разворачивающего сигнала.
85. Объясните использованный в программе способ формирования
модулирующего сигнала.
86. Объясните термины «прерывание» и «процедура обработки
прерывания».
87. Поясните взаимодействие основной программы и процедуры
обработки прерывания.
88. В чём заключается специфика кода процедуры обработки пре-
рывания, инициируемого таймером?
89. Уметь рассчитывать параметры программы для заданных вы-
ходной частоты инвертор и кратности модуляции.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Официальный сайт Microchip Technology Inc [Электронный ре-
сурс] / 8-bit AVR Microcontrollers ATmega328/P DATASHEET SUM-
MARY. – Режим доступа:
loads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-AT-
mega328-328P_Summary.pdf, свободный. – Загл. с экрана. – Яз.
Англ.
2. Официальный сайт Microchip Technology Inc [Электронный ре-
сурс] / 8-bit AVR Microcontrollers ATmega328/P DATASHEET COM-
PLETE. – Режим доступа:
http://ww1.microchip.com/down-
http://www.atmel.com/Images/Atmel-
140