ВКР (1216394), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Интегрированная «инженерная записная книжка», в которой могут храниться обоснования того или иного выбора инженерного решения. В эту книжку могут включаться файлы данных, таблицы спецификаций, картинки, видео и звуковые файлы.

Возможность создания «ассоциативных связей» между деталями и подсборками без односторонних зависимостей. Это шаг в сторону от стандартной технологии создания связей на основе параметрических размеров, когда размеры одной детали зависят от размеров другой детали, созданной ранее. В этом случае, последующее изменение этой детали не приведет к изменению созданной ранее; изменение детали разрывает параметрическую зависимость. В Inventor'е изменение созданной позднее детали в действительности будет воздействовать на более ранние детали.

Быстрое панорамирование и масштабирование. Inventor - первый трехмерный пакет машиностроительного проектирования, использующий трехмерную графическую технологию Фаренгейт (Farenheit), разработанную совместно Microsoft и SGI.

Рисунок 1.11 – AutoDeck Inventor

Autodesk 3ds Max (рисунок 1.12) (ранее 3D Studio MAX) – полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk. Содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа [6].

Autodesk 3ds Max доступен в двух лицензионных версиях: студенческая – бесплатная (требуется регистрация на сайте Autodesk), которая предоставляет полную версию программы (однако, её нельзя использовать с целью получения прибыли), и полная (коммерческая) версия стоимостью в 2400 евро.

Рисунок 1.12 – Autodesk 3ds Max

Существует еще множество других систем автоматизированного проектирования и трехмерной графики таких как Autodesk Revit Structure, ArchiCAD, Bocad-3D, DesignCAD 3D Max, TurboCAD, CATIA и другие, частично или полностью не подходящие для реализации задач данной ВКР.

Из вышеперечисленных систем выбор остановлен на КОМПАС 3D, Autodesk 3ds Max и Autodesk Inventor, поскольку данные программные продукты были изучены в рамках подготовки бакалавров специальности 09.03.03 и полностью удовлетворяют потребности при разработке трехмерной модели ДВС с последующей визуализацией. Программное обеспечение 3ds Max позволяет выполнять 3D-анимацию, визуализацию и моделирование на профессиональном уровне. Создание качественных 3D-объектов значительно ускоряется за счет использования эффективного инструментария.

1.3 Аппаратно вычислительная платформа Arduino

1.3.1 Общая информация об Arduino

Arduino – это инструмент для проектирования электронных устройств (электронный конструктор) более плотно взаимодействующих с окружающей физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые фактически не выходят за рамки виртуальности [4]. Это платформа, предназначенная для «physical computing» с открытым программным кодом, построенная на простой печатной плате с современной средой для написания программного обеспечения.

Arduino применяется для создания электронных устройств с возможностью приема сигналов от различных цифровых и аналоговых датчиков, которые могут быть подключены к нему, и управления различными исполнительными устройствами. Проекты устройств, основанные на Arduino, могут работать самостоятельно или взаимодействовать с программным обеспечением на компьютере (например: Flash, Processing, MaxMSP). Платы могут быть собраны пользователем самостоятельно или куплены в сборе. Среда разработки программ с открытым исходным текстом доступна для бесплатного скачивания.

Язык программирования Arduino является реализацией Wiring, схожей платформы для «physical computing», основанной на мультимедийной среде программирования Processing.

Низкая стоимость – платы Arduino относительно дешевы по сравнению с другими платформами. Самая недорогая версия модуля Arduino может быть собрана в ручную, а некоторые даже готовые модули стоят меньше 50 долларов.

Кросс-платформенность – программное обеспечение Arduino работает под ОС Windows, Macintosh OSX и Linux. Большинство микроконтроллеров ограничивается ОС Windows.

Простая и понятная среда программирования – среда Arduino подходит как для начинающих пользователей, так и для опытных. Arduino основана на среде программирования Processing, что очень удобно для преподавателей , так как студенты работающие с данной средой будут знакомы и с Arduino.

Программное обеспечение с возможностью расширения и открытым исходным текстом – ПО Arduino выпускается как инструмент, который может быть дополнен опытными пользователями. Язык может дополняться библиотеками C++. Пользователи, желающие понять технические нюансы, имеют возможность перейти на язык AVR C на котором основан C++. Соответственно, имеется возможность добавить код из среды AVR-C в программу Arduino.

Аппаратные средства с возможностью расширения и открытыми принципиальными схемами – микроконтроллеры ATMEGA8 и ATMEGA168 являются основой Arduino. Схемы модулей выпускаются с лицензией Creative Commons, а значит, опытные инженеры имеют возможность создания собственных версий модулей, расширяя и дополняя их. Даже обычные пользователи могут разработать опытные образцы с целью экономии средств и понимания работы.

1.3.2 Номенклатура плат Arduino

Arduino производит разные платы, каждая из который имеет собственные особенности. Кроме того, Arduino придерживаются модели open source, благодаря чему другие могут модифицировать и производить клоны Arduino, расширять и изменять их функционал и форм-фактор. Ниже приведены короткие сведения о различных моделях Arduino.

Arduino Uno (рисунок 1.13) – отличный выбор для начинающих. Очень сбалансированная плата, на которой есть, все, что вам может понадобиться и минимум лишнего. 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. Есть джек для отдельного источника питания, кнопка сброса. Для начала работы с микроконтроллером достаточно подключить плату к компьютеру с помощью USB кабеля.

Рисунок 1.13 – Arduino Uno

Основная плата в линейки LilyPad Arduino (рисунок 1.14). LilyPad разработана в первую очередь для использования на одежде. Пины соединяются с периферийными устройствами с помощью токопроводящей нити. Есть множество дополнительных плат расширений для LilyPad. Большинство из них спроектированы таким образом, что не боятся влаги.

Рисунок 1.14 – LilyPad Arduino

Arduino Mega (рисунок 1.15). На плате много (54) цифровых входов/выходов (14 из них поддерживают ШИМ-модуляцию). Каждый из 54 цифровых выводов Mega, используя функции pinMode(), digitalWrite(), и digitalRead(), может настраиваться как вход или выход. Благодаря большому количеству пинов, плата используется для комплексных проектов, в которых подключается большое количество периферии (например, сведодиодов или кнопок). Подключение к компьютеру реализуется таким же кабелем как и на Arduino Uno. Естественно, предусмотрен Jack для адаптера. Платформа может работать при внешнем питании от 6 В до 20 В. При напряжении питания ниже 7 В, вывод 5V может выдавать менее 5 В, при этом платформа может работать нестабильно. При использовании напряжения выше 12 В регулятор напряжения может перегреться и повредить плату. Рекомендуемый диапазон от 7 В до 12 В

Рисунок 1.15 – Arduino Mega

Arduino Leonardo (рисунок 1.16) – первая разработка Arduino, в которой используется один микроконтроллер со встроенным USB. Это значит, что плата становится проще и дешевле. Так как плата подключается непосредственно к USB без конвертера, есть библиотеки, которые позволяют эмулировать компьютерную мышь, клавиатуру и многое другое.

Рисунок 1.16 – Arduino Leonardo

Arduino Pro Mini (рисунок 1.17) - лучший вариант для проектов, в которых необходима высокая мобильность или крепление контроллера непосредственно на подвижных узлах механизма.

Рисунок 1.17 – Arduino Pro Mini

Лучшим выбором для создания устройства синхронизации является Arduino Uno, поскольку обладает низкой стоимостью, и широким спектром выполняемых задач, достаточного для реализации устройства

1.3.3 Дополнительные устройства для Arduino

В этом параграфе описан небольшой обзор датчиков и шилдов (плат расширений) для Arduino.

Датчики (сенсоры). С помощью коротенького кода и Arduino вы можете управлять широчайшим спектром датчиков – сенсоров, которые позволяют измерять уровень освещенности, температуру, давление, расстояние, силу, влажность, радиоактивность, ускорение и многое другое. На рисунке 2.18 приведены несколько из огромного количества датчиков, совместимых с Arduino:

Рисунок 1.18 – Датчики (сенсоры).

Шилды (Shields) для Arduino. Помимо всего прочего, есть такая замечательная вещь как шилды – по сути это отдельная электросхема, которая имеет коннекторы и садится на вашу плату Arduino и обеспечивает упрощенное управление двигателями (Motor шилд), подключение к интернету (Ethernet шилд), радиосвязь, управление жидкокристаллическими и сенсорными экранами.

Некоторые из шилдов показаны на рисунке 1.19:

Рисунок 1.19 – Шилды (Shields) для Arduino

1.3.4 Состав платы Arduino

Выпускаются различные модели Arduino. Каждая из них заточена для различных задач. Некоторые платы принципиально отличаются от приведенной на рисунке ниже. Разъем питания (USB / разъем для адаптера). Каждая плата Arduino должна подключаться к источнику питания. Arduino Uno может запитываться от USB кабеля от вашего персонального компьютера. Или от отдельного адаптера, который подключается к предусмотренному на плате разъему. На рисунке 1.20 соединение через USB отмечено (1), а разъем для внешнего источника питания (2).

Рисунок 1.20 – базовая плата Arduino

USB также используется для загрузки программы (скетча) на плату.

Нельзя использовать источник питания с напряжением на выходе более 20 вольт. Это может привести к тому, что плата перегорит. Рекомендуемое напряжение питания для Arduino - от 6 до 12 вольт.

Разъемы (пины) (5V, 3.3V, GND, Analog, Digital, PWM, AREF). Пины на плате Arduino - это предусмотренные разъемы, к которым вы будете подключать провода от периферийных устройств (очень часто для прототипов используют монтажные платы (макетная плата, макетка) и провода с коннекторами на концах). На Arduino несколько типов пинов, каждый из которых подписан в соответствии с выполняемой функцией:

• GND (3) сокращение от ‘Ground’ - 'Земля'. На платах несколько пинов GND, каждый из которых может использоваться для заземления вашей электрической цепи;

• 5V (4) и 3.3V (5) - питы, которые на выходе обеспечивают питание 5 вольт и 3.3 вольт соответственно. Большинство компонентов, которые подключаются к Arduino, благополучно питаются именно от 5 или 3.3 вольт;

• Analog (6) на участке, который подписан ‘Analog In’ (от A0 до A5 на Arduino Uno) расположены аналоговые входы. Эти пины позволяют считывать сигналы от аналоговых датчиков (например, датчик температуры) и преобразовывать их в цифровые значения, которыми мы в дальнейшем оперируем;

• Digital (7) напротив аналоговых пинов находятся цифровые пины (от 0 до 13 на Arduino Uno). Эти пины используются для цифровых входящих (input) сигналов (например, нажатие кнопки) и для генерации цифровых исходящих (output) сигналов (например, питание светодиода);

• PWM (8) знак (~) рядом с некоторыми цифровыми пинами (3, 5, 6, 9, 10, и 11 на UNO). Эти пины работаю как в обычном цифровом режиме, так и в режиме ШИМ-модуляции (PWM) - эти пины могут имитировать аналоговый выходной сигнал (например, для постепенного затухания светодиода);

• AREF (9) Этот пин используется достаточно редко. В некоторых случаях подключают в схему для установки максимального значения напряжения на аналоговых входах (от 0 до 5 вольт).

Кнопка сброса (Reset Button). Как и на оригинальных Nintendo, на Arduino есть кнопка сброса (reset) (10). При нажатии на нее контакт сброса замыкается с землей и код, загруженный на Arduino начинает отрабатывать заново. Полезная опция, если ваш код отрабатывает без повторов, но нужно протестировать его работу.

Характеристики

Список файлов ВКР