Воронин_Антиплагиат (1230178), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Для того что бы посчитать его обороты на вал двигателя будетустановлен диск с отверстиями, который будет иметь 80 одинаковых отверстий по всей окружности диска(Рисунок 2.19). При одновременном вращении вала и диска через оптический датчик будут подаватьсяимпульсы на устройство. Датчик установлен под диском так, что поверхность диска с отверстиями находится всередине датчика, где светодиод подает импульсы на фотодиод. После чего импульсы передаются наустройство контроля частоты вращения вала. Число отверстий рассчитано с таким условием, что бы исключитьпогрешность в проводимых измерениях.Рисунок 2.19 – Диск с отверстиями для съема показаний с вала двигателяЧастота вращения вала двигателя 930 об/мин., переведем обороты двигателя в секунды по формуле:(2.1)где – число оборотов двигателя за 1 секунду.Теперь найдем число передаваемых импульсов с датчика(частоту вращения вала), учитывая 80 отверстийдиска за одну секунду по формуле:(2.2)где –число оборотов двигателя за 1 секунду;– количество отверстий в диске.Отсюда число оборотов вала двигателя за секунду будет равно:(2.3)Диск с отверстиями крепится к задней части двигателя на его вал (Рисунок 2.20).Рисунок 2.20 – Схема крепления диска к валу двигателяДля съема показаний при крутящимся диске с отверстиями был разработан оптический датчик, которыйвключает в себя фото и светодиоды.
Суть заключается в том, что часть диска где находятся непосредственносами отверстия помещается в этот датчик. При вращении диска светодиод подает импульсы, и через этиотверстиядискаимпульсы приходятна фотодиод азатемполученныепоказанияприходятнасаммикроконтроллер, где они обрабатываются и выводятся на дисплей устройства. Тем самым считается частотавращения вала двигателя.Сам датчик представляет из себя устройство, в котором имеются отверстия для установки свето- и фотодиодов.А так же имеется выемка в датчике, куда помещается сам диск с отверстиями для съема показаний (Рисунок2.21).
Изготовлен датчик из твердого материала. Отверстия в датчике были сделаны в соответствии сразмерами фотодиода и светодиода. Выемка под диск с отверстиями изготавливалась с тем условием, что быпри вращении диск не касался краев датчика и отверстия находились параллельно светодиоду и фотодиоду.Так же в датчике имеется отверстие для крепления его к корпусу двигателя.Рисунок 2.21 – Схема датчика устройства с фото и светодиодомДатчик крепится к корпусу двигателя непосредственно под самим диско с отверстиями.
Датчик установленровно так, чтобы диск находился в специальной для него выемке ровно, и при вращении вала не задевалповерхности датчика.На рисунке 2.22 показана принципиальная схема положения датчика относительно диска с отверстиями.Рисунок 2.22 – Схема положения датчика устройства и диска с отверстиями3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАМНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ3.1 Связь Arduino с ПКМикроконтроллер Arduino Nano имеет ряд возможностей для связи с компьютером или еще с оной Arduino, а такжеСтр. 14 из 25сдругимимикроконтроллерами.ВArduinoестьприемопередатчикUART,которыйосуществляет16.06.2016 11:00Антиплагиатhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23683761&r...последовательную связь при помощицифровых выводов 0 (RX) и 1(ТХ).
Arduino на плате обеспечивает связь этого приемопередатчикас US – портом компьютера, и при подключении к компьютеру позволяет Arduino определяться каквиртуальный СОМ – порт. [2]Для прошивки микросхемы используются стандартные драйвера US-COM, поэтому установка внешних драйверов не требуется. На платформе Windows необходим толькосоответствующий inf – файл. В пакет программного обеспечения Arduino входит специальнаяпрограмма, позволяющая считывать и отправлять на Arduino простые текстовые данные. Припередаче данных через микросхему преобразовательUS – UART во время US – соединения скомпьютером, на плате будут мигать светодиоды RX и ТХ.
(При последовательной передаче данныхпосредством выводов 0 и 1, без использованиязадействуются).US- преобразователя, данные светодиоды не[2]На микроконтроллере Arduino имеется автоматический программный сброс.Чтобы каждый раз перед загрузкой программы не требовалось нажимать кнопку сброса, ArduinoNano спроектирован таким образом, который позволяет осуществлять его сброс программно сподключенного компьютера. Один из выводов Arduino, участвующий в управлении потоком данных( TR), соединен с выводом RESET микроконтроллера Arduino через конденсатор номиналом 100 нФ.Когда на линии TR появляется ноль, вывод RESET также переходит в низкий уровень на время,достаточное для перезагрузки микроконтроллера.
Данная особенность используется для того, чтобыможно было прошивать микроконтроллер всего одним нажатием кнопки в среде программированияArduino.Такая архитектура позволяет уменьшить таймаут загрузчика, поскольку процесс прошивки всегдасинхронизирован со спадом сигнала на линии TR.В Arduino Nano есть восстанавливаемые предохранители, защищающие US- порт компьютера откоротких замыканий и перегрузок. Несмотря на то, что большинство компьютеров имеютсобственную защиту, такие предохранители обеспечивают дополнительный уровень защиты.
Еслиот US – порта потребляется ток более 500 мА, предохранитель автоматически разорвет соединениедо устранения причин короткого замыкания или перегрузки.3.2 [2]Программирование в среде ArduinoДля того, что бы загрузить программное обеспечение на микроконтроллер Arduino нам понадобится US кабель, сразъемами типа US – A и US – . Arduino Nano программируется при помощи программного обеспечения Arduino.Процесс программирования включает в себя следующие шаги:установка программного обеспечения Arduino на компьютер;создание программы для контроля частоты вращения вала;подсоединение платы Arduino к компьютеру, используя US-кабель;установка драйверов на платы Arduino Nano;установка разработанной среды для контроля частоты вращения вала в Arduino Nano.После того, как программное обеспечение установлено на компьютер, создаем программу для контроля частотывращения вала в среде Arduino.
Для этого запускаем среду разработки Arduino, дважды щелкнув на значекприложения. В появившимся окне прописываем программу для контроля частоты вращения вала двигателя.Назовем программированную среду «Частотомер» [9].В среде программирования Arduino прописываем следующие команды для программы контроля частотывращения вала:указываем входа подключения жк дисплея к микроконтроллеру;прописываем вход для первого и второго датчика;прописываем время измерения каждые 1 секунду;указываем наш жк дисплей;прописываем вызов прерывания и выполнение программ A_1 и A_2 при изменении сигнала на выходах sensor_1и sensor_2 с низкого уровня на высокий;прописываем реальное время измерения;указываем перевод в об/мин;прописываем обозначение отображаемых строк на жк дисплее «V_1» и «V_2» с обозначение об/мин «rpm»;заканчиваем программирование.Пример выполнение программы для контроля частоты вращения вала показан на рисунках 3.1 и 3.3.Рисунок 3.1 – Схема выполнения программы в среде ArduinoПосле того как программное обеспечение готово, необходимо проверить его на ошибки, нажав в верхнем окнеСтр.
15 из 2516.06.2016 11:00Антиплагиатhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23683761&r...программы вкладку проверить. После это программа автоматически проверит себя на ошибки (Рисунок 3.2).Рисунок 3.2 – Схема проверки программы на ошибкиРисунок 3.3 – Схема выполнения программы в среде ArduinoПри подключении Arduino Nano к компьютеру должен загореться зеленый светодиод питания, помеченный PWR.Установка драйверов Arduino Nano на компьютер включает в себя следующие шаги:подключение платы к компьютеру и ожидание, пока Windows начнет процесс установки драйвера.открытие панели управления и переход на вкладку Система и безопасность (System and Security).
Выборсистемы. Открытие окна Системы, выбор Диспетчера устройств (evice Manager);обращение внимания на порты (СОМ и LPT). Увидим открытый порт под названием «Arduino Nano (COMxx)»;открытие «Arduino Nano (COMxx)» правой кнопкой мышки и выбор опции «Обновить драйвер» (Update riverSoftware);открываем "rowse my computer for river software";для завершения поиск и выбор файла драйвера для Uno – «ArduinoNano.inf», расположенный в папке «rivers»программного обеспечения для Arduino (не в подкаталоге «FTI US rivers»);окончание установки драйвера для Windows.После того как драйвера установлены, загружаем разработанную программу на микроконтроллер Arduino Nano.Для этого нужно выбрать необходимый порт, куда будет загружаться программа (Рисунок 3.4).
В данном случаевыбираем Arduino Nano.После того как порт выбран, загружаем программу на микроконтроллер Arduino. Для этого в верхнем окнепрограммы нажимаем галочку загрузить, и тем самым устанавливаем программное обеспечение на платуArduino Nano.После загрузки программы на Arduino, загорится светодиод оранжевым цветом на выводе 13 (L). Светодиодбудет мигать, это значит плата Arduino готова к работе.Рисунок 3.4 – Схема выбора порта в программной среде Arduino4 ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА В СРЕДЕ PROTEUS4.1 Описание среды ProteusДля моделирования устройства контроля частоты вращения вала был использован программный комплектProteus 8 Professional.Proteus – этопакет программ для автоматизированного проектирования электронных схем.
Пакет представляетсобой систему схемотехнического моделирования, базирующуюся на основе моделей электронныхкомпонентов принятых в PSpice. Отличительной чертой пакета Proteus Professional являетсявозможностьмоделированияработыпрограммируемыхустройств:микроконтроллеров,микропроцессоров, SP и прочее. Дополнительно в пакет Proteus входит система проектированияпечатных плат. Proteus Professional может симулировать работу следующих микроконтроллеров:8051, ARM7, [19]AVR, Motorola, PIC, asic Stamp. База программы содержит больше 6000 моделей различных аналоговых ицифровыхэлементов.Proteusсодержитмощнуюсистемупроектированияпечатныхплат.Внутренняябиблиотека имеет огромную базу справочных данных.
Программа совместима с большинством компиляторов иассемблеров. Proteus содержит два модуля: ISIS и ARES. Данный графический редактор имеет встроенныйавтотрассировщик ELECTRA, а также автоматическое размещение рабочих элементов на печатной плате.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
