МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Чувашский Государственный университет имени И. Н. Ульянова

_____________________________________________________________

Технический институт

Электротехнический факультет

Лабораторная работа №2 Датчики в счпу

Выполнил

студент гр. МП-11-09 Иванов М.О.

Принял:

преподаватель Мартыничев А. К.

Чебоксары 2009

Лабораторная работа №2

ДАТЧИКИ В СИСТЕМАХ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Цель работы: изучение аппаратно-программных средств измерения перемещения рабочего органа с помощью путевых датчиков, формирование обратной связи по пути, разработка программ формирования заданий следящего привода от штурвалов, отображения данных на видеотерминале.

Рабочее задание:

1. Изучить функциональные и принципиальные схемы субблоков, реализующие функции контроллеров и интерфейсов путевых фазовых и фотоимпульсных датчиков (субблоки SB-457, SB-893)

2. Посредством обращения к регистрам данных субблоков связи с датчиком ввести данные в ЭВМ и отобразить их в битовом и десятичном виде. Построить график зависимости содержимого регистров датчика в функции угла поворота исследуемого датчика в пределах двух оборотов в направлении по- и против часовой стрелки через каждые 45 градусов (в направлении вперед и назад в пределах 2-х шагов индуктосина).

3. Используя средства аппаратного преобразования кодов, если таковые имеются в Вашем управляющем вычислительном комплексе (УВК), обеспечить преобразование исходных данных из двоично-десятичного формата в двоичный и вывести данные на дисплей в битовом и десятичном виде.

4. Выполнить программно преобразование данных датчика из исходного двоично-десятичного (BCD – упакованного формата) в двоичный беззнаковый и отобразить на дисплее в битовом и десятичном виде.

5. Преобразовать данные датчика из двоичного формата (беззнакового) в двоично-дополнительный формат (со знаком) и вывести данные на экран в битовом и десятичном виде.

6. Рассчитать и экспериментально определить цену дискреты (угловую или линейную) на приводах устройства ЧПУ с исследуемыми датчиками.

7. Проверить как влияет на содержимое регистров субблока связи с датчиками сигнал СБРОС (RESET) для фазового и фотоимпульсного датчиков.

8. Разработать программу формирования задания от штурвала на базе датчиков (фотоимпульсного или фазового) в режиме циклического обращения.

9. Разработать программу формирования обратной связи в режиме таймерных прерываний.

Содержание отчета:

1. Функциональная схема преобразования угловых или линейных перемещений в цифровую форму.

2. Экспериментальная характеристика датчика (вход-выход)

3. Характеристика вход-выход формирователя задания от штурвала и обратной связи в пределах 2- х оборотов.

4. Блок-схема алгоритмов процедур и макрокоманд визуализации датчиков в битовом, двоично-десятичном, двоичном беззнаковом, двоичном знаковом форматах.

5. Ответы на контрольные вопросы.

1. Функциональная схема преобразования угловых или линейных перемещений в цифровую форму.

Схема формирования и цифрового измерения временного интервала t поясняется на рис. 1. Синусоидальное напряжение ротора (линейки) датчика поступает на фильтр-компаратор, который обеспечивает точную фиксацию момента прохождения через нуль синусоидального сигнала, формируя сигнал ИС. Триггер Т устанавливается опорным сигналом ОС, который одновременно обнуляет 3-х разрядный двоично-десятичный счетчик оцифровки интервала (на схеме не показано). В момент появления сигнала ИС (переход через нуль синусоидального сигнала роторной обмотки) триггер Т сбрасывается, формируя на своем выходе временной интервал, пропорциональный фазе датчика.

Данный временной интервал является разрешающим для прохождения через схему И импульсов тактового генератора с частотой 2,5 МГц (или 5 МГц, в зависимости от перемычки на субблоке) на двоично-десятичный счетчик. Число импульсов, накопленных в счетчике за время счета:

Поскольку число в счетчике оказывается пропорциональным электрическому углу поворота ротора от нуля отсчета:

(1)

Важно отметить, что в указанной схеме частота питания датчика положения связана с частотой импульсной последовательности, заполняющей счетчик, что позволяет исключить зависимость показания счетчика от частоты генератора.

Действительно, принимая , получим из (1):

(2)

Максимальное заполнение счетчика будет происходить при повороте ротора на угол, равный 2(шаг системы) и согласно (2) будет равно коэффициенту деления делителя. Однако, счетчик должен при том показывать нуль (ротор находится снова в нуле отсчета), а факт совершения полного электрического оборота (шага системы) должен быть зафиксирован переносом единицы в счетчик шагов. Таким образом, увязывая положение ротора (точка В) с показаниями счетчика и перенося их на рис.2., можно говорить об оцифровке фазы датчика в пределах шага.

Попробуем сформулировать принцип определения направления вращения. Пусть максимальное приращение показаний счетчика за время одного измерения составляет 100 ед. Следовательно, точка В (поворот ротора, рис. 2) при работе приводов на максимальной скорости за время одного измерения не может удалиться от своего предыдущего положения более, чем на 100 дискрет.

Поэтому, если точка в предыдущем периоде находилась левее нуля, а в текущем измерении оказалась справа от него, то это означает, что сделан шаг в положительном направлении, поскольку сделать этот переход по нижней части окружности невозможно из-за указанного ограничения на величину перемещения за время измерения. Учитывая это, факт выполнения шага в положительном направлении можно констатировать по следующим условиям: предыдущее значение счетчика сотен было 9, а текущее равно 0. И наоборот, если предыдущее значение счетчика сотен было 0, а текущее стало 9, то, следовательно, был сделан шаг в обратном направлении.

Функциональная схема формирователя импульсов и направления (ФИН) содержит формирователи узких импульсов (Ф1,Ф2,Ф3,Ф4) по передним фронтам прямых (U₁,U₁) и смещенных (U_2,U₂) импульсов датчика. Схемы И служат для вывода этих импульсов по разрешительным сигналам U₁, U₁ U_2, U₂. Далее выходы схем И поступают на сборки по ИЛИ, выходы которых описываются логическими выражениями:

N₊ = (Ф1&U₂)V (Ф2&U₁) V (Ф3&U₂)V (Ф4&U₁)

N_- = (Ф1&U₂)V (Ф2&U₁) V (Ф3&U₂)V (Ф4&U₁)

Просматривая работу указанной логики на временных диаграммам при движении вперед и назад нетрудно убедиться в том, что при вращении датчика в условном направлении «вперед» импульсы появляются на выходе N₊ и поступают на суммирующий вход счетчика, а при движении назад импульсы поступают на вычитающий вход счетчика единиц. При переполнении (заем) счетчика единиц начинает работать счетчик десятков и т.д.