ВКР (1194189), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 3.23 – Датчик давления ММ393А

Данный датчик является аналоговым. Под действием давления, диафрагма подымает шток, который перемещает коромысло, с которым связан ножка переменного резистора, то есть изменение давления меняет сопротивление резистора. Характеристика датчика представлена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Характеристика датчика ММ393А

Считывание значений сопротивления датчика (R1) осуществляется с помощью платы Arduino Uno R3. Для этого к датчику последовательно присоединяется резистор с сопротивлением R2=10 кОм, а плата Arduino подсоединяется параллельно, выступая в роли вольтметра (рисунок 3.24). Для принятия данных написано программное обеспечение, которое программируется в ПЗУ микроконтроллера и позволяет плате Arduino выступать в роли Омметра. Считанное напряжение переводится в значение переменного сопротивления, работающего в диапазон от 0 до 320 Ом.

Рисунок 3.24 – Схема подключения

(3.1)

. (3.2)

Формула 3.2 запрограммирована в микроконтроллер Arduino, позволяя переводить полученное напряжение в сопротивление. Используя данные таблицы 3.1, в плату запрограммирован перевод значения сопротивления в значение давления, измеряемого в барах.

3.3.3 Шаговый двигатель

В качестве шагового двигателя выбрана модель Nema 17 (рисунок 3.25) [27].

Рисунок 3.25 – Шаговый двигатель Nema 17

Характеристики данного двигателя представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Характеристики Nema 17

Управление шаговым мотором осуществляется с помощью программного обеспечения, запрограммированного в плату Arduino. Схема соединения шалого двигателя с платой Arduino включает в себя драйвера L298N. Для работы мотора необходимо подать 12 В на управляющие входы [26]. Передача крутящего момента насосу осуществляется через редуктор описанный в 3 главе пункт 2.

3.3.4 Плата Arduino

Управление системой осуществляется с помощью программного обеспечения, зашитого в плату Arduino UNO R3 (рисунок 3.26).

Рисунок 3.26 – Arduino UNO R3

На плате 14 цифровых пинов, которые работаю на вход и на выход (6 из них поддерживают ШИМ-модуляцию), 6 аналоговых входов. Подключается плата с помощью USB. Существует разъем для отдельного источника питания, кнопка сброса. Для начала работы с микроконтроллером достаточно подключить плату к компьютеру с помощью USB кабеля.

Для управления шаговым двигателя управляющими входами выбраны пины: 2,3,4,5. Считывание параметров с датчика давления осуществляется через пины A0, VIN. Для обеспечения питания на плате используются пины: 5V и GND.

3.3.5 Программное обеспечение управления

Автоматизированная система управляется программным обеспечением. В текущей системе программное обеспечение включает в себя управление шаговым двигателем, считывание параметров с датчика давления. Данное программное обеспечение написано с помощью IDE Arduino.

Листинг программы с комментариями представлен ниже.

#include <Stepper.h>

#define SRPM 0 //Величина задержки между шагами

#define k 0.97 //Количество нужных нам единиц (по умолчанию атмосфер) в 1 кгс/см^2

#define lowr 50 //Граница нижнего сопротивления (калибровочные данные)

#define highr 295 //Граница высшего сопротивления (калибровочные данные при 0 кгс/см^2)

#define R2 10000 //Сопротивление опроного резистора

#define SPR 5 //Количество шагов на один оборот

int ByteRecieve; //Переменная для хранения пришедшей "буквы" из COM-порта

float R = 0; // Переменная для хранения значения сопротивления датчика давления

float Vout = 0; // Переменная для хранения значения напряжения в средней точке делителя

float pressure = 0; // Переменная для хранения значения давления

Stepper engine(SPR, 5, 4, 3, 2);

void setup(){

Serial.begin(9600);

engine.setSpeed(500); //Скорость шагового двигателя

}

void sendtoport(){

float pr = (highr-lowr)/8; //Количество Ом в 1 кгс/см^2

Vout = (5.0 / 1023.0) * analogRead(0); // Вычисляем напряжение

R = R2 / ((5.0 / Vout) - 1); // Вычисляем сопротивление R

if (R<=lowr)

pressure = 8*k;

if (R>=highr)

pressure = 0;

else{

pressure = (8-((R-lowr)/pr))*k;

}

if (pressure<0)

pressure = 0;

Serial.println(pressure); // Давление

}

void loop(){ engine.step(1);

while (Serial.available() > 0){

ByteRecieve = Serial.read();

if ((ByteRecieve=='F' || ByteRecieve=='f')){

sendtoport();

}

}

delay(SRPM);}

Для управления оборотами шагового двигателя, необходимо указать следующие параметры: количество шагов на один оборот, скорость вращения вала шагового двигателя, пины управления обмотками шагового двигателя, задержку между шагами двигателя.

Помимо управления шаговым двигателем, программное обеспечение включает в себя считывание данных с датчика давления. Данные генерируемые датчиком являются аналоговыми, поэтому необходимо использовать аналого-цифровой преобразователь для преобразования аналоговых сигналов в цифровые. В данном случае в роле аналого-цифрового преобразователя выступает плата Arduino. Цифровые данные поступают в программное обеспечение, запрограммированные в микроконтроллере платы. Обработка данных осуществляется с использованием запрограммированной формулы 3.2 и характеристик датчика давления, представленной в таблице 3.1. В результате обработки после в консоль Arduino выводится значения давления, действующего на датчик.

Тем не менее данное ПО, не имеет функций построения графиков давления. Для решения этой задачи разработано программное обеспечение для персонального компьютера, позволяющие строить графики по считанным значениям.

3.3.6 Программное обеспечение построения графиков

На рисунке 3.27 представлен интерфейс программы построения графика. Исходный программы представлен в приложение Б. Данное программное обеспечение разработано с помощью IDE Visual Studio на языке программирования C#.

Рисунок 3.27 – Программное обеспечение построения графика давления

Функционал программы заключается в наличие кнопки «Считать», осуществляющей считывание данных, предоставляемых программой, зашитой в микроконтроллер Arduino, а также наличие «comboBox» позволяющего выбрать порт, по которому осуществляется связь Arduino с персональным компьютером. Построение графика осуществляется по двум параметрам: давлению, считанному с датчика, и времени, в которое приходит информация. Вертикальной осью графика является давление, выраженное в атмосфера, горизонтальной осью графика – время, выраженное в секундах.

Библиотека «System.IO.Ports» использована для получения данных. Для считывания данных использован объект класса «SerialPort». Для данного объекта выбираются различные параметры такие как: имя порта, скорость передачи, число байтов данных, находящихся в буфере приема, стандартное число битов данных в байте, протокол установления связи для передачи данных через последовательный порт с использованием значения Handshake, протокол контроля четности, стандартное число стоповых битов в байте, размер входного буфера SerialPort, срок ожидания в миллисекундах для завершения операции чтения и другие. Таким образом данные считываются по порту, выбранному пользователем, который осуществляет связь с Arduino. Считанные значения с выбранного порта, записываются в структуру данных, представляющие собой список элементов типа «double».

Библиотека «System.Drawing» использована для построения полотна, линий, осей координат. Функция «DrawArea» необходима создания полотна, на котором размещается график давления, оси координат. Построение графика осуществляется с помощью функции «DrawLine», в параметрах которой задается цвет построения, координаты начальной точки и координаты конечной точки.

Функция «InitializeComponent» необходима для размещения компонентов приложения и установления параметров данных объектов. В состав параметров входит: текст, координаты объекта, размер объекта, иднекс объекта, имя объекта и др.

4 Экономическая эффективность

Автоматизированная система управления и регулирования оборудования – объект интеллектуальной собственности (ОИС), так как включает в себя разработку программ и схем, необходимых для ее работы. К ОИС в системе можно отнести программный код, предназначенный для микроконтроллера и программный код для ПК.

В Российской Федерации для оценки объектов интеллектуальной собственности и нематериальных активов, используется американская классификация методов оценки, в соответствии с которой различают три основных, классических подхода: затратный, рыночный (сравнительный) и доходный, внутри которых могут быть различные методы расчетов [18].

Для расчета рыночной стоимости автоматизированной системы использован затратный подход.

4.1 Общие положения

Затратный подход – метод оценки рыночной стоимости ОИС основанный на определении затрат, необходимых для создания, приобретения, охраны, производства и реализации объекта интеллектуальной собственности на момент оценки, восстановления или замещения объекта оценки с учетом его износа.

Затратные методы применяются в основном при определении стоимости уникальных дорогостоящих ОИС или специализированной интеллектуальной собственности при ограниченном рынке, если невозможно найти объект – аналог, отсутствует какой-либо опыт реализации подобных объектов или прогноз будущих доходов не стабилен. Среда реализации ОИС очень неопределенна и успех зависит от колоссального количества факторов [19].

Характеристики

Список файлов ВКР