2.2 Описание структуры сар
Система представляет собой микропроцессорную САР. Главный узел всей системы – микроконтроллер, который и будет выполнять все необходимые для управления ЭГУМ операции. Микроконтроллер является полностью законченным устройством и представляет собой одну интегральную схему, к которой для работы достаточно только подвести питание.
В состав микроконтроллера входят следующие блоки:
- вычислительный;
- блок аналого-цифрового преобразования (АЦП);
- блок генерации широтно-импульсно модулированного сигнала (ШИМ);
- блок памяти, содержащий программу управления системой.
В данной системе возможно несколько способов управления усилителем.
а) Управление от программы. Алгоритм записан в программу управления и программа выполняет этот алгоритм в процессе своей работы.
б) Внешнее управление аналоговым и цифровым сигналами. В систему встроена возможность управления от внешнего управляющего воздействия. Последнее может быть задано как аналоговым, так и цифровым сигналом. В этом случае аналоговый сигнал должен меняться в пределах от 0 до +5В, а цифровой сигнал представляет собой 8-битный последовательный код.
Обратная связь в системе обеспечивается установленным датчиком давления на выходе усилителя. Сигнал с датчика аналоговый, поэтому требуется подключение через аналогово-цифровой преобразователь. В микроконтроллере должен присутствовать АЦП с разрядностью оцифровки не менее 10 бит. Такая разрядность обеспечивает 1024 градации сигнала, что вполне достаточно для данной системы. Подключение осуществляется непосредственным подводом измеряемого аналогового сигнала к выводу микроконтроллера.
В итоге получаем цифровую микропроцессорную систему автоматического регулирования усилителем с аналоговым датчиком давления в качестве обратной связи и широтно-импульсно модулированным выходным сигналом, поступающим на катушки.
2.3 Структура сар
САР состоит из следующих частей;
- микроконтроллер;
- катушки;
- усилитель (транзисторы);
- датчик давления.
Структурная схема САР представлена на рисунке 12.
З – задатчик; Пр – программа в качестве задатчика; ВУ – внешнее управление; МК – микроконтроллер; У – транзисторный усилитель; К – катушки управления заслонкой; ЭГУ – электрогидроусилитель типа «сопло-магнитожидкостная заслонка»; ДД – датчик давления.
Рисунок 12 – Структурная схема системы регулирования ЭГУ
3 Выбор методов и средств анализа системы (оборудования, процесса). Выбор и расчёт элементов системы
3.1 Выбор микроконтроллера
Микропроцессор в системе должен выполнять функцию обработки сигнала, поступающего с датчика, и выдавать соответствующее значение на выработку управляющего сигнала. То есть с датчика системы поступает сигнал на микропроцессор, микропроцессор «оценивает» ситуацию и через электронный преобразователь подает импульс на левую или правую катушку. Те, в свою очередь, вырабатывают электромагнитное поле, вследствие чего заслонка перемещается вправо или влево, на определенное расстояние.
В таблице 1 приведены краткие характеристики наиболее популярных 8-разрядных микроконтроллеров.
Таблица 1 – Характеристики микроконтроллеров
|
Наименование |
Flash ROM |
EEPROM, байт |
RAM, байт |
I/O, выводов |
ШИМ, каналов |
АЦП 10-bit, каналов |
Частота, МГц |
|
ATtiny13 |
1 KB |
64 |
64 |
6 |
2 |
- |
24 |
|
ATtiny26 |
2 KB |
128 |
128 |
16 |
- |
11 |
16 |
|
ATmega8 |
8 KB |
512 |
1024 |
23 |
3 |
8 |
16 |
|
ATmega16 |
16 KB |
512 |
1024 |
32 |
4 |
8 |
16 |
|
PIC16F84 |
1024x14 |
64 |
68 |
13 |
- |
- |
10 |
|
PIC140000 |
4096x14 |
- |
192 |
20 |
- |
8 (16bit) |
20 |
|
PIC18C442 |
8192x16 |
- |
512 |
33 |
2 |
8 |
40 |
|
68HC908MR32 |
32К |
- |
768 |
40 |
6 |
10 |
8 |
|
КР1878ВЕ1 |
2К |
64 |
128 |
12 |
- |
- |
8 |
В разрабатываемой системе будет установлен микроконтроллер ATmega8 фирмы Atmel в силу наличия у него всех требуемых компонентов и достаточной производительности работы.