ПЗ (1230182), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Рисунок 2.15 – Транзистор с npn переходом BC546B
В биполярных транзисторах управление током в выходной цепи осуществляется за счет изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большому изменению входного напряжения и тока. Такие свойства транзистора часто используются в аналоговой технике. Основные технические характеристики транзистора представлены в таблице 2.5 [6].
Таблица 2.5 – Технические характеристики транзистора BC546B
| Тип материала | Si (кремний) |
| Полярность | NPN |
| Максимальная рассеиваемая мощность, Вт | 0,5 |
| Максимально допустимое напряжение коллектор-база, В | 80 |
| Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер, В | 65 |
| Максимально допустимое напряжение эмиттер-база, В | 6 |
| Максимальный постоянный ток коллектора, А | 0,1 |
| Предельная температура PN-перехода, оС | 150 |
| Граничная частота коэффициента передачи тока, Гц | 150 |
Окончание таблицы 2.5
| Емкость коллекторного перехода, Ф | 4,5 |
| Статический коэффициент передачи тока, мкА | 200 |
| Корпус транзистора | ТО92 |
Рисунок 2.16 – Транзистор BC546B
Резисторы R1,R2, R3, R4 предназначены для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока а так же ограничения силы тока (Рисунок 2.17). В данном случае резисторы последовательно соединенные и служат для ограничения проходящего тока через светодиод и фотодиод, так как без резисторов светодиод и фотодиод сгорят мгновенно. А также и для транзистора. Для светодиода взят резистор номиналом 100 Ом. Для фотодиода взяты транзисторы номиналом 100 Ом и 33 К. Для транзистора взят резистор номиналом 10 К. Технические характеристики резисторов приведены в таблице 2.6 [8].
Таблица 2.6 – Технические характеристики резисторов
| Резистор 100 Ом | |
| Тип | с2-23 |
| Номинальное сопротивление , Ом | 100 |
Продолжение таблицы 2.6
| Точность, % | 5 |
| Номинальная мощность, Вт | 2 |
| Макс. рабочее напряжение, В | 750 |
| Рабочая температура, оС | -55…155 |
| Монтаж | в отверстие |
| Длина корпуса L, мм | 15,5 |
| Ширина (диаметр) корпуса W(D), мм | 5 |
Продолжение таблицы 2.6
| Резистор 33К | |
| Тип | с2-23 |
| Номинальное сопротивление , ком | 33 |
| Точность, % | 1 |
| Номинальная мощность, Вт | 0,125/0,25 |
| Макс. рабочее напряжение, В | 250 |
| Рабочая температура, оС | -55…155 |
| Монтаж | в отверстие |
| Длина корпуса L, мм | 6,3 |
| Ширина (диаметр) корпуса W(D), мм | 2,3 |
Продолжение таблицы 2.6
| Резистор 10К | |
| Тип | переменный |
| Модель | 16к1 |
Окончание таблицы 2.6
| Номинальное сопротивление , ком | 10 |
| Точность, % | 10 |
| Функциональная характеристика | линейный |
| Номинальная мощность, Вт | 0,2 |
| Макс. рабочее напряжение, В | 150 |
| Угол поворота движка | 300 |
| Монтаж | на панель |
| Длина движка, мм | 15 |
| Особенности | одинарный |
Рисунок 2.17 – Резисторы
Для данной принципиальной схемы устройства был взят микроконтроллер Arduino Nano (Рисунок 2.18). Это устройство сделано на базе устройства ATmega328. В его состав входит все необходимое для удобной работы с микроконтроллером: 14 цифровых входов / выходов (из них 6 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов), 6 аналоговых входов, кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем USB, разъем питания, разъем для внутрисхемного программирования (ICSP) и кнопка сброса. Для начала работы с уcтройством достаточно просто подать питание от AC/DC – адаптера или батарейки, либо подключить его к компьютеру посредством USB – кабеля [2].
Так же этот микроконтроллер прост в программировании, удобен и компактен. Arduino Nano полностью соответствует всем требованиям и возможностям для разработки устройства контроля частоты вращения вала.
Микроконтроллер Arduino Nano питается от внешнего источника + 5 В. Так же возможна подключение питания через USB порт. На вывод поступает напряжение 5 В от стабилизатора напряжения на плате, вне независимости от того, как запитано устройство: от адаптера (7 – 12В), от USB (5 В) или через вывод VIN (7 –12В). Запитывать устройство через выводы 5V или 3V3 не рекомендуется, если отсутствует стабилизатор напряжения, поскольку это может вывести из строя плату Arduino.
Микроконтроллер имеет встроенную внутреннюю память объемом 32 КБ ( из которой 0,5 КБ используется загрузчиком). Микроконтроллер так же имеет 2 КБ памяти SRAM и EEPROM, из которой можно считывать или записывать информацию с помощью библиотеки EEPROM.
Микроконтроллер имеет 14 цифровых выводов и может работать в качестве входа или выхода. Уровень напряжения на выводах ограничен 5В. Максимальный ток, который может отдавать или потреблять один вывод, составляет 40 мА. Все выводы сопряжены с внутренними подтягивающими резисторами (по умолчанию отключенными) номиналом 20 – 50 кОм [2].
Рисунок 2.18 – Микроконтроллер Arduino Nano
Таблица 2.7 – Технические характеристики Arduino Nano
| Рабочие напряжение, В | 5 |
| Напряжение питания (рекомендуемое) | 7-12 В |
| Напряжение питания (предельное) | 6-20 В |
| Цифровые входы/выходы | 14 (из них 6 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов) |
| Аналоговые входы | 6 |
| Максимальный ток одного вывода | 40 мА |
| Максимальный выходной ток вывода 3.3V | 50 мА |
| Внутренняя память | 32 КБ (ATmega328) из которых 0.5 КБ используются загрузчиком |
| Оперативная память | 2 КБ (ATmega328) |
| Вычислительная память | 1 КБ (ATmega328) |
| Тактовая частота | 16 МГц |
2.2 Датчик импульсов. Диск. Блок схема датчика
В данном дипломном проекте разрабатывается устройство контроля частоты вращения вала двигателя. Для того что бы устройство показывало обороты двигателя необходим датчик, который будет снимать показания с вала двигателя и передавать на устройство. Двигатель представляет из себя асинхронный ротор модели АОЛ2-22-6, который имеет частоту вращения 930 об/мин. Для того что бы посчитать его обороты на вал двигателя будет установлен 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 подаваться импульсы на устройство. Датчик установлен под диском так, что поверхность диска с отверстиями находится в середине датчика, где светодиод подает импульсы на фотодиод. После чего импульсы передаются на устройство контроля частоты вращения вала. Число отверстий рассчитано с таким условием, что бы исключить погрешность в проводимых измерениях.
Рисунок 2.19 – Диск с отверстиями для съема показаний с вала двигателя
Частота 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 отверстий диска 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 двигателя
Для съема показаний при крутящимся диске с отверстиями был разработан оптический датчик, который включает в себя фото и светодиоды. Суть заключается в том, что часть диска где находятся непосредственно сами отверстия помещается в этот датчик. При вращении диска светодиод подает импульсы, и через эти отверстия диска импульсы приходят на фотодиод а затем полученные показания приходят на сам микроконтроллер, где они обрабатываются и выводятся на дисплей устройства. Тем самым считается частота вращения 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 (Рисунок 2.21). Изготовлен датчик из твердого материала. Отверстия в датчике были сделаны в соответствии с размерами фотодиода и светодиода. Выемка под диск с отверстиями изготавливалась с тем условием, что бы при 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 светодиодом
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
