1 Техническое задание:

Спроектировать ЛСУ гидролокатором.

Х_вн

ППУ

МП

У

Д

Р

U₁ U₂ U₃ 



Рисунок 1 – Структурная схема ЛСУ гидролокатором

ППУ – приемно-передающее устройство

МП – микропроцессор

У – усилитель мощности

Д – двигатель постоянного тока

Р – редуктор

Параметры системы:

1. Дальность действия – 50 м

2. Мертвая зона – 60 см

3. Рабочая частота – 500 кГц

4. Длительность импульса – 50 мкс

Приемно-передающее устройство ППУ испускает высокочастотные сигналы в направлении объекта, расстояние до которого нужно определить, и улавливает эти сигналы, отраженные от объекта. Полученные сигналы обрабатывает микропроцессор МП, где происходит сравнение с заданным значением. Сигнал рассогласования усиливается и подается на двигатель Д, который при помощи редуктора Р поворачивает ППУ в сторону удаляющегося или приближающегося объекта.

2 Выбор элементов системы и расчет их передаточных функций

2.1 Выбор микропроцессора

Для обеспечения надежной работы и необходимых параметров системы с гидролокатором не требуется высокое быстродействие, поэтому выбирается микропроцессор КР580ВМ80А. МП обладает низкой стоимостью, высокой надежностью, малой потребляемой мощностью от источника питания, полностью совместим с отечественной элементной базой микросхем серии ТТЛ и ТТЛШ.

Параметры МП КР580ВМ80А:

Тактовая частота - 2,5 МГц

Быстродействие - 800 тыс. оп/сек

Напряжение питания - 5 В

Номинальный потребляемый ток - 0.15 А

Рассеиваемая тепловая мощность - 1.25 Вт

Выходной ток лог. «0» - 20 мА

«1» - 10 мА

Выходное напр. лог. «0» < 0.4 В

«1» > 2.5 В

Передаточная функция МП:

(1)

2.2 Выбор усилителя

Выбирается линейный усилитель по следующим параметрам:

Входное напряжение - 2,5 В

Входной ток - 20 мА

Входная мощность - 0,025 Вт

Входная мощность - 500 Вт

Коэффициент усиления по мощности к_у=15000

Малый входной ток усилителя выбран с учетом возможной установки у него на входе корректирующего звена, для минимизации потерь в корректирующем звене.

Передаточная функция линейного усилителя по мощности:

W_k(p) = к_у = 15000 (2)

2.3 Выбор двигателя

Для обеспечения требуемых параметров системы выбирается двигатель постоянного тока МИ-32 со следующими паспортными данными:

Мощность Р_д = 370 Вт

Номинальное напряжение U_ном = 220 В

Ток якоря I_a = 2,1 А

Сопротивление якоря R_a = 8,37 Ом

Индуктивность якоря L = 84 мГн

Скорость вращения двигателя n_д = 1500 об/мин

Скорость вращения нагрузки n_н = 30 об/мин

Момент инерции двигателя J_д = 0,053 кгм³

Момент инерции нагрузки J_н= 50 кгм³

Номинальный момент М_ном = 50 Нм

Определяется передаточное число редуктора:

= 50, (3)

где _н = 0,65 рад/с² - угловое ускорение

Проверка двигателя по скорости:

= 157 рад/с (4)

= 3,14 рад/с (5)

рад/с (6)

Т. к. _ном=_требто выбранный двигатель по скорости проходит.

Проверяем выбранный двигатель по моменту:

Нм (7)

Т. к. < 2, то выбранный двигатель по моменту проходит.

Механическая и электрическая постоянные ДПТ

, (8)

. (9)

Эквивалентный момент инерции

кгм² (10)

Постоянные времени (электрическая и механическая)

с, (11)

с. (12)

Коэффициент передачи двигателя

(13)

Передаточная функция ДПТ:

(14)