2Выбор элементной базы, проведение линеаризации, расчет передаточных функций элементов системы

2.1 Выбор микропроцессора

Выбран однокристальный микропроцессор серии КР180ВМ1А.. Это шестнадцатиразрядный, имеющий фиксированный набор (систему) команд, совместимую с системой команд ЭВМ. Микропроцессор осуществляет обработку как внешних, так и внутренних прерываний и организует обмен информацией между микропроцессором и внешними устройствами. В микропроцессоре используются регистровая, косвенно-регистровая, автоинкрементная, косвенно-автоинкрементная индексная, косвенно-индексная виды адресаций.

Технические данные микропроцессора КР180ВМ1А:

Напряжение питания 5В±5%;

Разрядность обрабатываемых команд 16;

Число выполняемых команд 68;

Максимальный объем памяти 64 Кбайт;

Число уровней прерывания 4;

Быстродействие 500 тыс. оп./с;

Максимальная тактовая частота 4,7 МГц;

Максимальный потребляемый ток 0,24 А;

Максимальная потребляемая мощность 1,2 Вт.

Передаточная функция микропроцессора:

W_мп (р) = 1 (1)

2.2 Выбор усилителя

В качестве электронного усилителя принимаем многокаскадный усилитель напряжения, обеспечивающий необходимую мощность двигателя и насоса.

Используется микросхема операционного усилителя типа КР140УД1 с коэффициентом усиления по напряжению k_у = 44.

Технические характеристики усилителя:

Выходное напряжение 220 В

Входное напряжение 5 В

Данный элемент усиливает сигнал 5В в сигнал 220В для управления исполнительным механизмом.

Передаточная функция этого элемента будет:

(2)

2.3 Выбор и расчет передаточной функции запорного клапана

Для рассматриваемой системы необходимо подобрать запорный клапан с управлением по электрическому сигналу, а также по характеристикам конструируемой системы. Клапан запорный электромагнитный взрывозащищённый КРТ-НО DN25 PN16 серия 210 (рисунок 2) соответствует всем требованиям, предъявляемым при построении системы, поэтому следует считать целесообразным применение данного устройства для конструирования системы.

Технические характеристики клапана:

Исполнение клапана Нормально открытый;

Условный проход, DN, мм 25;

Рабочее давление, PN, до 5 атм;

Агрегатное состояние рабочей среды Жидкость Газ Пар;

Напряжение питания, В 220;

Время открытия/закрытия, сек. 0,2...0,5.

Материал корпуса 12Х18Н10Т(12Х18Н10ТЛ)

Рисунок 2 – Вид клапана КРТ-НО DN25 PN16 серия 210

Клапан представляет собой нелинейный элемент с нелинейной характеристикой (рисунок 3), что необходимо учитывать при расчете передаточной функции элемента.

Рисунок 3 – Нелинейная статическая характеристика

Для данного вида нелинейности передаточная функция клапана находится по формуле:

, (3)

т.к. рабочей является только верхняя часть графика, берущая начало в точке (0,0). Функция q(p) по атласу Топчеева имеет вид:

где С-это значение напряжения в граничной точке = 220В

А-амплитудное значение давления в системе = 5*10⁵Па.

Таким образом значение передаточной функции .

2.4 Выбор и расчет передаточной функции сплинклера

5. Выбор и расчет передаточной функции датчика расхода жидкости

2.6 Выбор и расчет передаточной функции датчика влажности почвы

Определив передаточные функции всех элементов, начертим структурную схему системы, изображенную на рисунке 4.

Рисунок 4 - Структурная схема системы