Для антиплагиата (Разработка имитационных моделей стендов для проведения лабораторных работ по дисциплине Электроснабжение нетягового подвижного состава), страница 2

Стартовая форма программы (рис. 1.2) представляет собой окно программы с кнопками, запускающих тот раздел, который вы желаете на данный момент.

Рисунок 1.2 – Стартовое окно программы

Мной была создана многооконная программа, которая позволяет, не закрывая одно окно программы, работать в другом окне. Это удобно тем, что можно по мере прочтения теории незамедлительно приступать к практике, выполняя лабораторную работу.

За раздел «Теория» отвечает соответствующая кнопка программы. Она запускает новое окно, в котором можно ознакомится с конструкцией тиристорного регулятора, и изучить шаги выполнения лабораторной работы, а также снятия необходимых показаний.

На языке программирования ObjectPascal программный код запуска нового окна выглядит следующим образом:

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

begin

Form2.show

end;

Далее, на экране появляется окно, которое предназначено для изучения теории тиристорного регулятора (рис. 1.3). Следует отметить здесь следующие компоненты: TImage и TScrollBox. Первый отвечает за представленный текст и чертежи. Текст представляет собой набор картинок в формате jpg, следующих друг за другом. А для того, чтобы текст можно было уместить в окне программы используется второй компонент, который прокручивает изображения. Для удобства прокрутки был написан код, который задействует колесико мыши. На языке программирования ObjectPascal программный код выглядит следующим образом:

procedure TForm2.WMMOUSEWHEEL(var Msg: TMessage);

var

zDelta: Integer;

begin

inherited;

if Msg.WParam < 0 then zDelta := -10 else zDelta := 10;

with ScrollBox1 do

begin

if ((VertScrollBar.Position = 0) and

(zDelta > 0)) or ((VertScrollBar.Position = VertScrollBar.Range - ClientHeight) and

(zDelta < 0)) then Exit;

ScrollBy(0, zDelta);

VertScrollBar.Position := VertScrollBar.Position - zDelta;

end;

end;

Рисунок 1.3 – окно «Теория»

Окно «Схема» представляет собой основное рабочее окно программы. Именно в нем выполнятся лабораторная работа и снимаются все измерения. Оно изображено на рисунке 1.4

Рисунок 1.4 – окно «Схема»

Отображение величин амперметра и вольтметра выводит компонент TLabel. К нему было применено свойство Caption, которое, в свою очередь, зависит от положения регулятора скорости – компонента TrackBar. Все величины были прописаны в соответствии с таблицей 1.1, и отображаются на датчиках в зависимости от значения скорости. На языке программирования ObjectPascal программный код выглядит следующим образом:

procedure TForm3.Timer2Timer(Sender: TObject);

begin

label13.Caption:='Скорость - '+ IntToStr(TrackBar1.SelEnd)+' км/ч';

if TrackBar1.SelEnd=0

then begin

labelB.Caption:='0'; labelC.Caption:='0';

end;

if TrackBar1.SelEnd=1

then begin

labelB.Caption:='0,08'; labelC.Caption:='0,03';

end;

if TrackBar1.SelEnd=2

then begin

labelB.Caption:='0,17'; labelC.Caption:='0,07';

end;

if TrackBar1.SelEnd=3

then begin

labelB.Caption:='0,25'; labelC.Caption:='0,10';

end;

if TrackBar1.SelEnd=4

then begin

labelB.Caption:='0,57'; labelC.Caption:='0,17';

end;

if TrackBar1.SelEnd=5

then begin

labelB.Caption:='0,88'; labelC.Caption:='0,23';

end;

if TrackBar1.SelEnd=6

then begin

labelB.Caption:='1,20'; labelC.Caption:='0,30';

end;

if TrackBar1.SelEnd=7

then begin

labelB.Caption:='1,63'; labelC.Caption:='0,37';

end;

if TrackBar1.SelEnd=8

then begin

labelB.Caption:='2,07'; labelC.Caption:='0,43';

end;

if TrackBar1.SelEnd=9

then begin

labelB.Caption:='2,50'; labelC.Caption:='0,50';

end;

if TrackBar1.SelEnd=10

then begin

labelB.Caption:='2,93'; labelC.Caption:='0,70';

end;

if TrackBar1.SelEnd=11

then begin

labelB.Caption:='3,37'; labelC.Caption:='0,90';

end;

if TrackBar1.SelEnd=12

then begin

labelB.Caption:='3,80'; labelC.Caption:='1,10';

end;

Этот фрагмент кода отображает значения изменения регулятора скорости до 12 км/ч. В программе значения скорости регулируются до 80 км/ч.

В программе также реализована функция построение графика изменения напряжения от скорости. Данный график можно увидеть, если нажать на клавишу «Задание/График». Он строится в зависимости от перемещения регулятора скорости и служит для наглядности и большей информативности. На рисунке 1.5 изображено данное окно программы.

Рисунок 1.5 – Построение графика в программе

На языке программирования ObjectPascal программный код выглядит следующим образом:

procedure TPagesDlg.Timer1Timer(Sender: TObject);

begin

Image3.Left:=Form3.TrackBar1.SelEnd*6;

Image3.Left:=image3.Left+38;

end;

1.2 Разработка приложения «Статический преобразователь напряжения (инвертор)»

1.2.1 Конструкция и принцип работы преобразователя напряжения

Все основные потребители электроэнергии пассажирских вагонов ис­пользуют постоянный ток. В некоторых случаях в вагонах устанавливают потребители переменного тока. К ним, например, относятся аппаратура поездных радиопунктов, люминесцентные лампы. Переменный ток необ­ходим также и для питания электробритв и других устройств пассажиров. Для получения в вагонах пере­менного тока промышленной частоты используются преобразователи по­стоянного напряжения 50 В в переменное 220 В, частотой 50 Гц. Сущест­вует два основных типа преобразователей - электромашинные и статиче­ские.

Электромашинные преобразователи представляют собой двигатель постоянного тока и генератор переменного тока, смонтированные в одном корпусе. В зависимости от конструкции электромашинные преобразователи можно разделить на три основных типа: одноякорные, двухякорные и индукторные с вращающимися полюсами генератора. Одноякорные преобразователи имеют общую магнитную систему и общий якорь.

У двухякорных преобразователей двигатель и генератор имеют самостоятельную магнитную систему, а якорь имеет две раздельных обмотки постоянного и переменного тока. Преобразователи третьего типа имеют на роторе постоянные магниты или электромагниты.

Статические преобразователи изготовляются на основе полупро­водниковых приборов и позволяют получать переменный ток частотой до нескольких тысяч герц. Принцип работы полупроводниковых преобразова­телей (инверторов) удобно пояснить на примере упрощенной схемы (рис. 1.6).

Рисунок 1.6 – Упрощенная схема статического преобразователя

Первичная обмотка трансформатора Т_р раз­делена на две равных части и имеет вывод от средней точки. В цепи каждой половины обмотки находятся выключатели S₁ и S₂. На выводы А и В подается постоянное напряжение. Если замк­нуть выключатель S₁ при разомкнутом S₂, то ток пойдет через левую половину первичной обмот­ки, а если замкнуть S₂ при разомкнутом S₁, то ток пойдет через правую половину обмотки. Та­ким образом, поочередно размыкая и замыкая выключатели S₁ и S₂, мы меняем направление тока в частях первичной обмотки, то есть созда­ем в ней переменный ток. В результате, во вто­ричной обмотке трансформатора наводится пе­ременная эдс.

В реальных схемах вместо выключателей S₁ и S₂ устанавливаются полупроводниковые приборы - транзисторы или ти­ристоры, которые закрываются автоматически и открываются автоматиче­ски, то есть работают в ключевом режиме. На рисунке 1.7 показана работа транзистора.

Рисунок 1.7 – Работа транзистора в ключевом режиме

Ток через транзистор проходит лишь в том случае, если на базе Б относительно эмиттера Э будет некоторое отрицатель­ное напряжение. Если этого нет, то тран­зистор закрыт и ток через него не проте­кает. Подавая на базу транзистора им­пульсы различной полярности, можно управлять током коллектора К.

На рисунке 1.8 приведена одна из реаль­ных схем статических преобразователей.

Рисунок 1.8 – Схема статического преобразователя напряжения

Транзисторы V₁ и V₂ работают в ключе­вом режиме, открываясь и закрываясь поочередно, поэтому и по первичным об­моткам W₁ и W₂ ток протекает поочередно. Направление тока в этих об­мотках противоположное, следовательно, во вторичной обмотке W₅ наводится переменное напряжение. Обмотки W₃ и W₄ осуществляют обратную связь. В них также наводится переменное напряжение, во время положи­тельных полупериодов которого, транзисторы V₁ и V₂ поочередно закрыва­ются, а во время отрицательных - открываются. Цепочка RC служит для подачи на базы транзисторов начального отрицательного напряжения смещения, то есть для некоторого начального приоткрывания транзисто­ров. Из-за разброса параметров транзисторов один из них в начальный момент времени будет открыт раньше, чем другой, и схема начнет рабо­тать.

1.2.2 Разработка алгоритма и создание программного кода

За основу была взята лабораторная установка со статическим преобразователем напряжения ППБ-50, который имеет схожее строение и принцип работы описанный выше. Данная программа предназначена для выполнения лабораторной работы «Исследование работы преобразователей напряжения».

В основе этой программы лежит тот же принцип многооконности, как и в лабораторной работе «Тиристорный регулятор». Применимо к этой работе, данный принцип позволяет одновременно следить за работой осциллографа и делать измерения непосредственно в рабочем окне программы.

Стартовое окно программы имеет такой же вид, как и стартовое окно программы «Тиристорный регулятор». Оно изображено на рисунке 1.2 и полностью отражает рабочий потенциал данной программы.

При нажатии клавиши «Теория», открывается теоретический раздел программы «Инвертор». В этом разделе отображена информация по данной лабораторной работе и методике её выполнения. На рисунке 1.9 показан скриншот данного окна.

Рисунок 1.9 – окно «Теория» программы «Инвертор»

Здесь также реализована функция прокрутки компонента TImage компонентом TScrollBox с помощью колесика мыши. Код этой операции представлен в описании программы «Тиристорный регулятор».

Рабочее окно программы представлено на рисунке 1.10 и имеет полный набор функционала лабораторного учебного стенда. Клавиша S1 отвечает за работу данного ключа и запускает программу. Как только загорится лампочка, стенд готов к выполнению лабораторной работы. Вольтметр V1 и амперметр A1 отображают напряжение и ток входящий в инвертор ППБ-50, а вольтметр V2 и амперметр A2 соответственно выходящее напряжение и ток.

Рисунок 1.10 – рабочее окно программы «Инвертор»: 1-индикатор включения ключа S1; 2-резистор; 3-активное сопротивление в виде ламп накаливания.

Программный код работы ключа выглядит следующим образом:

procedure TForm3.Button1Click(Sender: TObject);

begin

S1off.Visible:= not S1off.Visible

end;

Амперметры и вольтметры запускаются по включению данного ключа и зависят от свойства Visible. Для плавного перехода и имитации аналогового включения используется компонент TTimer основной палитры компонентов. На нем установлена задержка 500 мс.

Для плавного регулирования напряжения резистор 2 также использует компонент TTimer. На языке ObjectPascal программный код выглядит следующим образом: