Введение

Прямое назначение кухонных комбайнов - облегчить кулинарный труд.   Комбайн способен за считанные минуты приготовить мясной и рыбный фарш, паштеты, пюре, измельчить зелень, нашинковать и перетереть овощи и фрукты, нарезать продукты ломтиками, замесить тесто и т.д.

Кухонный комбайн включает в себя двигатель, чашу и комплект насадок Основным показателем мотора является скорость вращения. Простые модели имеют только одну скорость, а более современные - от 4-х и больше. Рабочая чаша - это емкость, в которой находятся обработанные продукты. Чаши бывают пластиковые, металлические и стеклянные. Важным параметром является емкость чаши. При этом существует не только максимум, но и минимум вместимости. Чаши для переработки небольшого объема продуктов имеют особую конструкцию дна и низкое расположение насадок.

Кухонный комбайн рассчитан на 10-15 минут непрерывной работы. По истечении этого времени, его стоит остановить примерно на такой же промежуток, а после продолжить работу.  При аккуратном обращении комбайн служит достаточно долго [1] .

1 Техническое задание

Функциональная схема системы приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Функциональная схема системы автоматического управления кухонным комбайном

При работе кухонного комбайна включается электропривод, с помощью редуктора мы регулируем частоту вращения ножа n₁=800об/мин - для овощей, n₂=1000об/мин - для мяса, нарезанные овощи или мясо поступают в резервуар, при достижении максимума с датчика концентрации подается сигнал в МП и он останавливается.

Технические характеристики системы:

Время регулирования, не более t = 10с

Перерегулирование, не более  = 30%

Чаша объемом V = 3л

Ток I = 5А

Напряжение питания в системе U = 220 В

Масса всей системы, не более m_s = 3кг

Габариты всей системы 200x200x300мм

2 Выбор элементной базы

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[6].

Технические данные микропроцессора КР1801ВМ1А:

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

Напряжение на выходе 12В

Передаточная функция микропроцессора равна единице:

W_мп(p) = 1 (1)

2.2 Выбор усилителя

В качестве электронного усилителя принимаем многокаскадный усилитель напряжения, обеспечивающий необходимую мощность двигателя. Используется микросхема операционного усилителя типа КР140УД1 с коэффициентом усиления по напряжению К_у=19 [3].

Технические характеристики усилителя:

Выходное напряжение 220 В

Выходная мощность 1,5 КВт

Минимальное входное напряжение 10 мВ

Передаточная функция усилителя имеет вид:

, (2)

где К_у – коэффициент усиления.

Тогда (3)

2.3 Выбор электропривода

Выберем электропривод с двигателем постоянного тока ЭПУ 1М, основные свойства проявляются в нем как в системе, объединяющей все составляющие его элементы и реализующей целенаправленное приведение в движение рабочих органов машины[3].

Технические данные двигателя постоянного тока П51 электропривода ЭПУ 1М:

Номинальная мощность электродвигателя 1,5 КВт

Номинальное входное напряжение 220 В

Номинальная частота вращения 1000 об/мин

К. П. Д. 82,5%

Момент инерции вращающихся частей электродвигателя 8,7510^-2 кгм²

Номинальный ток якоря 33 А

Сопротивление обмотки якоря 0,565 Ом

Число витков обмотки якоря 372

Сопротивление обмотки возбуждения 262 Ом

Расчет передаточной функции двигателя:

О пределим номинальный момент двигателя по формуле:

Определим приведенный момент инерции:

О пределим угловую частоту вращения вала электродвигателя:

Н айдем значение электрической конструктивной постоянной:

Н айдем значение механической конструктивной постоянной:

Коэффициент передачи двигателя по управляющему воздействию определяется по формуле:

(9)

О пределим значения электрической и механической постоянных времени электродвигателя:

П ередаточная функция электродвигателя запишется в следующем виде:

2.4 Выбор резервуара

Выберем резервуар нержавеющий Я1-ОСВ предназначенный для хранения пищевых продуктов.

Технические данные резервуара:

Внутренний диаметр 130мм. Удельный вес продукта не более 3кг

Максимальная высота подъема 300мм

Расчет передаточной функции резервуара:

(13)

0.0018 (14)

(15)

(16)

2.5 Выбор датчика температуры

В качестве датчика температуры выберем термометр сопротивления платиновый ТСП. Термосопротивление представляет собой апериодическое звено 1–го порядка[2].

Технические данные:

Градуировка	Номинальное сопротивление при 0 С, Ом	Диапазон температур длительного применения, С
		от	до
Гр.21	46	-200	500

Таблица 1 - Технические данные датчика температуры ТСП

(17)

(18)

Где температурный коэффициент сопротивления:

(19)

К оэффициент определим по статической характеристике, приведенной на рисунке 2:

Рисунок 2 - Статическая характеристика датчика температуры

Согласно паспортным данным постоянная времени T=5c=0.083мин.

Расчет передаточной функции датчика температуры:

(20)

(21)

T=5c=0.083 мин

Передаточная функция датчика температуры имеет вид:

(22)