135841 (Электронное устройство счета и сортировки)
Описание файла
Документ из архива "Электронное устройство счета и сортировки", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "радиофизика и электроника" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "радиоэлектроника" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "135841"
Текст из документа "135841"
Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Северский технологический институт
Томского политехнического университета
Кафедра ЭиАФУ
Электронное устройство счета и сортировки
Пояснительная записка
ЭУ.200.600. ПЗ
Руководитель: Соловьёв Ю.А.
«___»_____________200_г.
Студент: Пономарёв В.В.
«___»_____________200_г.
Северск 2002г.
Задание на курсовое проектирование студенту Пономарёву В.В.
1. Тема проекта: Сортировочное устройство, вариант №24
2. Срок сдачи студентом законченного проекта 20.12.2002г.
3. Исходные данные к проекту.
3.1. Устройство питается от однофазной промышленной сети переменного тока 220 В, частотой 50 Гц.
3.2. Устройство должно обеспечивать работу при отклонениях напряжения питающей сети от номинального в пределах от плюс 10 до минус 15 %.
3.3. Устройство предназначено для работы в закрытых стационарных помещениях при температуре окружающего воздуха в пределах от плюс 5 до плюс 40 С.
3.4. Устройство должно производить сортировку предметов по трем параметрам Х1, Х2, Х3 в соответствии с программой, заданной в таблице 1.
Таблица 1.Программа сортировки
Номер набора | Х1 | Х2 | Х3 | Y |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
2 | 0 | 1 | 0 | 0 |
3 | 0 | 1 | 1 | 1 |
4 | 1 | 0 | 0 | 1 |
5 | 1 | 0 | 1 | 0 |
6 | 1 | 1 | 0 | 1 |
7 | 1 | 1 | 1 | 0 |
3.5. Устройство должно производить счет и отображение числа отсортированных предметов до значения N= 789
3.6. Параметры пороговых значений входных сигналов ФЛУ и точность сравнения приведены в таблице 2.
Таблица 2.Исходные данные.
Номер варианта | Uд1min | Uд1max | Uд2min | Uд2max | Uд3min | Uд3max | Uср |
24 | 3,8 | 9,3 | 5,6 | 8,7 | 5,8 | 7,3 | 0,01 |
3.7.Длительность сигналов управления исполнительными механизмами: τимп1=19 (мс), τимп2=19 (мс).
3.8.Принципиальная схема должна обеспечить выполнение всех функций, перечисленных в п. 1.2 пособия.
Руководитель .А. Соловьёв ”_______________200_г.
Задание принял к исполнению
Пономарёв В.В. ”_______________200_г.
Содержание
1. Общие вопросы проектирования 5
1.1. Описание технологического процесса 5
1.2. Функции, выполняемые сортировочным устройством. 5
1.3. Обоснование выбора блочной схемы СУ. 6
2. Разработка формирователей логических уровней (ФЛУ). 8
2.1. Разработка принципиальной схемы ФЛУ. 8
2.2. Выбор типа компаратора. 11
2.3. Расчет параметров элементов принципиальной схемы. 12
2.4. Определение мощности и тока, потребляемых ФЛУ. 16
3. Проектирование цифрового автомата. 18
3.1. Минимизация логической функции автомата. 18
3.2. Разработка принципиальной схемы автомата. 19
3.3. Определение мощности и тока, потребляемых цифровым автоматом. 20
4. Разработка двоично-десятичного счетчика. 21
4.1. Обоснование и выбор типа интегральной микросхемы двоично-десятичного счетчика. 21
4.2. Проектирование счетчика предметов на заданное число. 21
4.3. Разработка дешифратора конца счета. 22
4.4. Разработка схемы установки счетчика в исходное (нулевое) состояние 23
4.5. Определение мощности и тока, потребляемых счетчиком. 24
5. Проектирование схемы индикации в десятичной форме. 26
5.1. Выбор типа дешифраторов и семисегментных индикаторов. 26
5.2. Разработка принципиальной схемы индикации. 27
5.3. Расчет мощности и тока, потребляемых схемой индикации. 28
6. Проектирование схем управления исполнительными механизмами. 29
6.1. Выбор типа интегральной микросхемы ждущего мультивибратора. 29
6.2. Расчет параметров элементов времязадающих цепей 29
6.3. Расчет мощности и тока, потребляемых схемой. 30
7. Разработка источника питания. 31
7.1. Определение исходных данных (количество источников напряжения, требуемые величины напряжений и токов нагрузки). 31
7.2. Выбор схемы выпрямления и типа диодов. 31
7.3. Расчет и выбор параметров схемы сглаживания пульсаций. 32
7.4. Разработка принципиальной схемы стабилизаторов, расчет параметров схемы и выбор типа применяемых элементов. 33
8. Разработка и описание принципиальной схемы сортировочного устройства. 34
9. Заключение. 35
10. Список литературы. 36
Приложение 1 37
Введение
Быстрое расширение областей применения электронных устройств одна из особенностей современного научно – технического прогресса. Этот процесс связан с внедрением интегральных микросхем в управляющие устройства. Применение интегральных микросхем позволило усовершенствовать и создать новые методы проектирования, конструктирования и производства радиоэлектронной аппаратуры различного назначения. Использование цифровой микроэлектроники в различных областях значительно упростило контроль за различными процессами и повысило качество выпускаемых изделий.
-
Общие вопросы проектирования
-
Описание технологического процесса
-
Рассмотрим технологический процесс сортировки некоторых предметов (изделий), представленный на рисунке 1.
Рисунок 1. Технологическая схема сортировки предметов
Изготовленные предметы из питателя П поступают на транспортную систему 1 и автоматически распределяются (сортируются) по накопителям Н1 – Нn. Управление осуществляется с помощью сортировочных устройств СУ1 – СУn, измеряющих некоторые параметры предметов и вырабатывающих сигнал управления на складирование в накопитель Н при совпадении набора определенных значений параметров предметов с заданным. При достижении количества отсортированных предметов заданному числу контейнер с отсортированными предметами удаляется с помощью другой транспортной системы 2, обеспечивая непрерывность процесса.
Разработаем и рассчитаем основные элементы системы управления сортировочного устройства.
-
Функции, выполняемые сортировочным устройством.
Количественная оценка каждого признака производится тремя аналоговыми датчиками (Д1 – Д3), выходное напряжение которых имеет положительную полярность и изменяется от 0 до 10 В.
Так как одновременную оценку параметров трех признаков обеспечить технически сложно, то необходимо ввести позиционный (путевой) датчик Д4. Цифровой выходной сигнал датчика Д4. единичного уровня появляется тогда, когда аналоговые датчики Д1 – Д3 закончили формирование своих выходных сигналов.
Числовая оценка параметра признака осуществляется в цифровой форме. Данный признак Х принимает единичное значение, если выходное напряжение соответствующего аналогового датчика находится в определенной зоне, задаваемой двумя пороговыми значениями UДmin и UДmax:
Программа сортировки задается определенной совокупностью цифровых наборов признаков Х1, Х2, Х3.
При совпадении текущего набора признаков с заданным по программе счетное устройство вырабатывает сигнал управления исполнительным механизмом (ИМ1) длительностью им1, запускающий процесс складирования отсортированного предмета в накопитель Н1.
В процессе сортировки необходимо вести текущий счет и индикацию в десятичной форме числа отсортированных предметов.
При достижении заданного числа N отсортированных предметов в накопителе формируется сигнал определенной длительности им2 управления исполнительным механизмом (ИМ2), для удаления контейнера с предметами из накопителя и замены на пустой. При этом счетчик должен автоматически “обнулиться” и начать счет отсортированных предметов в следующей партии.
Необходимо предусмотреть автоматическое “обнуление” счетчика предметов при подаче напряжения питания на сортировочное устройство, а так же “обнуление” по команде обслуживающего персонала (ручное управление).
-
Обоснование выбора блочной схемы СУ.
На рисунке 2 представлена блочная схема сортировочного устройства СУ, которая даёт наглядное представление о структуре СУ, его внутренних связях и работы.
Рисунок 2.Блочная схема СУ
Блок аналоговых датчиков (БД) производит измерение трех параметров предметов в аналоговой форме. Четвертый датчик Д4. выдает сигнал готовности процесса измерения в цифровой форме. Единичному выходному сигналу соответствует момент времени, когда все три признака блоком БД сформированы.
Процесс преобразования аналоговых сигналов измерения в цифровой вид (Х1, Х2, Х3) осуществляет блок формирователей логических уровней ФЛУ.
Цифровой (программный) автомат (ЦА) работает по жесткой программе, задаваемой таблицей истинности. При совпадении текущей совокупности измеренных параметров с заданной выдается выходной сигнал ЦА, используемый для счета и включения исполнительного механизма после формирования определенной длительности им1 ждущим мультивибратором (ЖМ1). Счет количества отсортированных предметов ведется десятичными счетчиками Сч100 – Сч1. Визуальная индикация числа предметов производится семисегментными индикаторами И100 – И1 в десятичном виде. Для преобразования состояния счетчика (Сч) из двоичного кода в код, необходимый для управления индикаторами И100 – И1, используются специальные дешифраторы DC100 – DC1.
Дешифратор DC2 определяет момент достижения заданного количества отсортированных предметов. Ждущим мультивибратором ЖМ2 формируется сигнал управления длительностью им2 вторым исполнительным механизмом и контейнер с предметами удаляется из накопителя. По этому же сигналу счетчик автоматически “обнуляется”. Установка счетчика Сч100 – Сч1 в нулевое исходное состояние может быть произведена вручную оператором путем коммутации кнопки S. Сигнал установки счетчика в исходное состояние вырабатывается схемой формирования (СФ1).
Питание СУ производится от сети однофазного напряжения 220В, частотой 50Гц. С помощью понижающего трансформатора ТV получают источник тока с требуемым напряжением. VD – блок выпрямителей, СТ – блок стабилизаторов напряжения.
В VD производится преобразование переменного тока в постоянный и фильтрация полученных нестабилизированных напряжений.
Блок СТ обеспечивает питание электронных схем СУ стабилизированными напряжениями Uп. При подключении СУ к питающей сети предусмотрено автоматическое “обнуление” счетчика с помощью схемы формирования (СФ2).
-
Разработка формирователей логических уровней (ФЛУ).
-
Разработка принципиальной схемы ФЛУ.
-
ФЛУ предназначены для преобразования аналогового сигнала датчиков признаков (UД1, UД2, UД3) в цифровой сигнал. При этом должно быть выполнено условие: цифровой сигнал признаков (Х1, Х2, Х3) принимает “единичное” значение, если:
Реализуем поставленную задачу использовав два компаратора, формирующих выходные сигналы Х1, Х1 в соответствии с условием (2). Диаграмма работы компараторов представлена на рисунке 3.