Расчетно-пояснительная записка

по курсовому проекту по дисциплине

«Системы автоматического управления технологическим оборудованием»

на тему:

«Испытательный стенд установки демпфирования сканирующего зондового микроскопа Solver Pro47»

Москва

2007 г.

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по курсу

«Основы проектирования систем автоматического управления оборудования электронных технологий».

Тема проекта: Испытательный стенд установки демпфирования сканирующего зондового микроскопа Solver Pro47

1. Проработать описание работы машины, выбрать и обосновать состав его основных целевых функций, сервисных функций, функций коррекции цели.

2. Разработать комплексную принципиальную схему, как совокупность системы целевых механизмов, системы их энергообеспечения и системы управления, связанных материальными, энергетическими и информационными потоками.

Содержание графической части.

1. Процессная модель машины..................................................1 л.

2. Комплексная принципиальная схема....................................2л.

3. Принципиальная электрическая схема..................................1 л.

4. Печатная плата......................................................................1 л.

1.Введение. Описание целевого, механического и энергетического интерфейса спроектированной технологической машины.

2.Описание процессной модели. Выбор и обоснование целевых, сервисных функций, и функций коррекции цели.

3.Техническое задание и техническое предложение на систему управления машины по приведенной в Приложении 1 форме.

4. Описание комплексной принципиальной схемы ФС. Обоснование структурно-компоновочного решения, выбор и согласование уровней потоков элементов.

5. Документы, сопровождающие комплексную принципиальную схему:

-перечень элементов ПЭ;

-перечень потоков и сигналов ПС;

-технические задания на основные подсистемы и узлы машины ТЗ.

6. Информационный поиск датчиков и исполнительных элементов машины и ее САУ, описание целевого, механического, энергетического и информационного интерфейса этих элементов ОЭ.

7. Расчет и описание принципиальной электрической схемы.

8. Заключение.

Содержание

Содержание…………………………………………………………………………………….…….3

1.Реферат..……………………………………………………………………………………….…4

2.Ведение…………………………………………………………………………………………...5

3.Процессная модель………………………………………………………………………............6

3.1Описание процессной модели……………………………………………………………6

3.2Описание функций системы……………………………………………………………...7

4. Комплексная принципиальная схема…………………………………………………………..8

5. Документы, сопровождающие КПС…………………………………………………………....9

5.1Перечень элементов (ПЭ)…………………………………………………………………9

5.2Перечень потоков и сигналов (ПС)………………………………………………………9

6. Расчет и описание электрической схемы……………………………………………………....10

6.1 Информационный поиск датчиков и элементов контроллера…………………………10

6.2 Последовательность прохождения сигнала в контроллере……………………………14

6.2.1Расчет ветви смещения сигнала в «0»……………………………………………..15

6.2.2Расчет сопротивлений блока неинвертирующего усилителя…………………….16

6.2.3Расчет сопротивлений блока суммирующего усилителя…………………………16

7. Разработка платы…………………………………………………………………………….17
8. Заключение…………………………………………………………………………………..18
9. Список литературы………………………………………………………………………….19

1. Реферат

к курсовому проекту

«Испытательный стенд установки демпфирования сканирующего зондового микроскопа

Solver Pro47»

Записка содержит 19 страниц, 12 рисунков, 3 таблиц.

Ключевые слова:

СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНДОВЫЙ МИКРОСКОП, ДЕМПФЕР, АКТИВНАЯ СИСИТЕМА ВИБРОИЗОЛЯЦИИ, СИСТЕМА ДЕМПФИРОВАНИЯ, комплексная принципиальная схема, процессная модель, Электрическая Схема

В данном курсовом проекте рассмотрена система автоматизированного управления испытательным стендом установки демпфирования СЗМ Solver Pro 47.

Рассмотрены основные узлы САУ и проведено проектирование принципиальной электрической схемы.

Графическую часть проекта составляют 4 листа, выполненных в среде KOMPAS V9, 1 лист, выполненный в среде CorelDraw12 .

Расчетно–пояснительная записка составляет 19 листа выполненных в среде Microsoft Word XP.

Графическая часть курсового проекта содержит:

1. Процессную модель установки. Блок схему алгоритмов работы.

2. Комплексную принципиальную схему установки.

3. Электрическую принципиальную схему.

4. Плату контроллера.

2.Введение

Современное прецизионное оборудование для микролитографии, анализа поверхности (сканирующие зондовые микроскопы), производства шаблонов печатных плат, юстировки лазеров использует системы виброзащиты от внешних воздействий для реализации точного позиционирования инструмента. Проблема виброзащиты может быть решена на основе принципиально новых магнитоэластичных (МЭ) демпферов, идея которых заключаются в использовании материала, меняющего при воздействии управляющего магнитного поля модуль упругости и относительную деформацию. На основе данного материала разработаны и исследованы экспериментальный образец МЭ-демпфера, обладающий высокой точностью, быстродействием и диапазоном перемещений, и разработан испытательный стенд установки демпфирования СЗМ Solver Pro47. Уникальные свойства магнитоэластика позволяют обеспечить:

·малую погрешность линейного перемещения демпфера (£ 1мкм);

·малую постоянную времени (£ 0,2 с);

·диапазон линейных перемещений более 20 мкм и передаваемое усилие более 100 Н.

Испытательный стенд состоит из массивного основания, упругих элементов, рамы, 4-х демпферов, 4-х штативов с закрепленными в них акселерометрами и сканирующего зондового микроскопа. Рама крепится к массивному основанию с помощью фундаментных шпилек через упругие прокладки. Массивное основание (бетонная плита) необходимо для гашения вибраций большой амплитуды. Количество демпферов (4-е демпфера) обусловлено наличием 4-х опорных поверхностей у сканирующего

зондового микроскопа. Каждый из демпферов работает независимо, следовательно микроскоп может совершат движение по 3-ем степеням свободы. Демпферы крепятся с помощью болтового соединения, а штативы с помощью магнитного основания на стальной пластине,

Рис. 1 Общий вид испытательного стенда установки демпфирования

которая устанавливается на раме. Микроскоп фиксируется на демпферах с помощью упорных бобышек, расположенных на платформе демпферов.

Возмущающее воздействие фиксируется с помощью акселерометра; сигнал с датчика поступает в систему обратной связи (СОС): акселерометр –САУ– блок питания - демпфер, где он усиливается и в противофазе подается на демпфер, который, смещаясь в противоположную сторону, гасит ускорение, испытываемое платформой. Демпфер является основным элементом привода испытательного стэнда установки демпфирования СЗМ Solver Pro47.

Технические характеристики МЭ-демпфера:

·Максимальная погрешность перемещения платформы по оси Z …………………….1 мкм

·Диапазон перемещений по оси Z ……………………………………………………...24 мкм

·Постоянная времени t ………………………………………………………………….0,5 с

·Максимальный ток в катушке I ………………………………………………………..1,5 А

·Частота вибраций n ……………………………………………………………………..5-40 Гц

·Температура узла в рабочем состоянии t ……………………………………………...19-20 С°

Целью данного курсового проекта является автоматизация процесса демпфирования СЗМ, овладение навыками, методами и средствами комплексных разработок электронных компонентов оборудования САУ.

К механическому интерфейсу установки относятся:

• демпфер;
• микроскоп.

К энергетическому интерфейсу установки относятся:

• блок питания;
• ПК.

Задачи проекта:

• распределении функций машины между различными компонентами и обоснование этих функций;
• постановке четких технических заданий перед разработчиками отдельных компонентов;
• выполнении технической документации на электронные компоненты.