1. Разработка структурной схемы

В данном разделе представлена структурная схема устройства управления двигателем (рисунок 5).

Органы

управления

Микроконтроллер

Датчики

Привод

Силовой ключ

Рисунок 3 – Структурная схема системы регулирования двигателя

Данная структурная схема отображает работу микропроцессорного устройства, где главным управляющим элементом является микроконтроллер. Он формирует управляющие сигналы для силового ключа. Привод связан с микроконтроллером датчиками.

2. Разработка схемы электрической принципиальной.

2.1 Выбор двигателя

В качестве объекта управления в данной курсовой работе был выбраны:

• шаговый двигатель M15LS-1N

напряжение питания U_пит=5В,

потребляемый ток I_н=375 мА,

максимальная частота вращения n_макс= 900 об/мин.

2.2 Выбор микроконтроллера

В качестве основного элемента получения и обработки сигналов был выбран микроконтроллер Atmega8535-16PU фирмы Atmel (см. приложение А). Цифровые сигнальные процессоры фирмы Atmel получили широкое распространение у радиолюбителей, так как они имеют доступную цену и достаточный набор периферии.

2.3 Выбор микросхемы и интерфейса связи

Для управления двигателем был выбран драйвер L298N (см. приложение А). С помощью этого драйвера происходит управление двигателем. Он представляет собой 2 транзисторных моста. Через них происходит изменение напряжения на обмотках двигателя, таким образом, он начинает движение. Скорость движения двигателя задается программным путем.

В качестве интерфейса связи с компьютером в данном проекте выбран интерфейс UART. Для преобразования логических уровней RS-232 в UART используется микросхема MAX232. Скорость передачи данных - 9600 Кбит/с.

2.4 Выбор датчиков

Для ограничения линейных перемещений устройства, в качестве датчика, используем оптопару с открытым каналом KTIR0611S.

Входные характеристики:

Напряжение питания: +5В;

Прямой ток: 20 мА;

Выходные характеристики:

Напряжение коллектор-эмиттер: 30 В;

Ток коллектора: 20 мА;

Рассеиваемая мощность: 75 мВт.

Размер:

ширина 6,1 мм;

длина 14 мм;

высота 10мм.

3. Расчет схемы электрической принципиальной

3.1 Выбор силового драйвера управления.

В последнее время очень популярны микросхемы управления фирмы STMicroelectronics: L293N и L298N. Они отличаются высоким быстродействием, относительно низкой стоимость по сравнению с другими аналогами и доступностью.

В данной работе мы используем драйвер L298N со следующими характеристиками:

Максимальное рабочее напряжение U=46 В;

Напряжение питания U_пит=5 В;

Максимальный выходной ток (на один канал): I=2 А:

Драйвер совместим со схемами, работающими под напряжением +3,3 В, +5В.

Сопротивление резистора в цепи затвора рассчитывается по формуле 1.

(1)

Принимаем стандартное значение R7…R21: 1 кОм.

Выбираем конденсаторы 0,1 мкФ при t =10 мс

3.2 Расчет резисторов.

Вывод Reset микроконтроллера, согласно технической документации, рекомендовано подключать к питанию через подтягивающий резистор номиналом 10 кОм.

Резисторы для датчиков KTIR0611S рассчитываем по закону Ома:

R=U/I=5/0,02=250 Ом;

Чтобы ток не достигал максимального значения выбираем резисторы с сопротивление 360 Ом.