Полный отчет. Антиплагиат. Заболотный В.В. (1235157), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Плата базируется на новейшем 32-канальном навигационноммодуле SL869, позволяющем принимать сигналы с использованием всехглобальных навигационных систем: GPS, ГЛОНАСС, Galileo и QZSS. ПлатаGPS «Glonass Shield» представлена на рисунке 7.7.Рисунок 7.7 – Плата GPS «Glonass Shield»Технические характеристики платы GPS «Glonass Shield» представлены втаблице 7.6.Таблица 7.6 – Технические характеристики платы GPS «Glonass Shield»Наименование ПоказательНапряжение питания 3,3-5 ВТок 57 мАРабочая температура от минус 40 oС до плюс 80 oСОкончание таблицы 7.6Наименование ПоказательВес 30 граммРазмер 37,5 на 46 ммАппаратная платформа ArduinoИнтерфейсы UART831PPS for precise timingEGNOS, WAAS, MSASВ программе SolidWorks был спроектирован защитный корпус для платыArduino UNO R3, который представлен на рисунке 7.8.Рисунок 7.8 – Корпус для платы Arduino UNO R3Корпус может быть изготовлен как фрезерованием на станке, так и путемпечати на 3D принтере.
Он позволит защитить устройство от атмосферныхвоздействий и вандальных вмешательств в работу измерительного комплекса.В программе SolidWorks спроектирован механизм крепления устройстваизмерения продольных сил, который представлен на рисунке 7.9.84Рисунок 7.9 – Механизм крепления измерительного устройстваМеханизм крепления измерительного устройства включает в себяГ-образный кронштейн с калибровочной штангой, на конце которойустановлена металлическая пластина для крепления датчика линейныхперемещений SRLPS 9600 Series.
Калибровочная штанга имеет резьбу дляудобства выставления датчика в нулевое положение. Перед установкой85измерительного устройства из автосцепки вынимаются все подвижные детали:замок, замкодержатель, подъемник замка, валик и предохранитель.Предварительно, перед установкой механизма крепления, необходимозасверлить в корпусе автосцепки три отверстия (два для закрепления Г-образного кронштейна, одно для вывода информационного кабеля). Кронштейнзакрепляется двумя болтами к вертикальной площадке на стенке внутреннейполости головки автосцепки.Выше были рассмотрены отдельные электронные компоненты и элементыкрепления измерительного устройства.
На рисунке 7.10 представленаструктурно-функциональная схема измерительного комплекса.Рисунок 7.10 – Структурно-функциональная схема измерительного комплексаДля реализации системы используется платформа Arduino UNO R3 с платойрасширения Ethernet Shield, 16 битным аналого-цифровым преобразователем иЖК-дисплеем. В качестве чувствительного элемента используется датчиклинейных перемещений SRLPS 9600 Series и акселерометр ADXL345производства Analog Devices. Коммуникационная подсистема реализована наоснове драйверов линии RS-485 Sparkfun Transiver Breakout построенных наоснове микросхемы Sipex SP3485.Необходимые измерения выполняются на двух крайних автосцепкахлокомотива с помощью измерительного устройства и контроллера Arduino UNO86R3.
Для отображения информации в кабине машиниста данные передаются подвухпроводной линии RS-485. Для решения задачи определения скоростидвижения и местоположения локомотива модуль Arduino UNO R3, находящийсяв каждой кабине локомотива и получает поток данных в формате NMEA отспутникового навигационного приемника GPS/ГЛОНАСС. Информация одинамике локомотива поступает по линии SPI от акселерометра ADXL 345.Собранные данные непрерывно записываются на SD-карту, подключенную кконтроллеру Arduino UNO R3 через плату расширения Ethernet Shield.Измерительный комплекс может эксплуатироваться автономно, получаяпитание от аккумуляторной батареи.Основным требованием, предъявляемым к аккумуляторной батарее,является обеспечение электрической схемы бесперебойным питанием в течениенеобходимого времени.
Для проведения испытаний достаточно 14 часов работыАКБ без замены или подзарядки.В таблице 7.7 представлены потребляемый ток и мощность электронныхкомпонентов измерительного комплекса.Таблица 7.7 – Ток и мощность, потребляемые оборудованием измерительногокомплексаНаименование Напряжение Ток МощностьАRDUINO UNO R3 5 В 150-180 мА 0,9 ВтLCD 5 В 0,5 мА 0,0025 ВтEthernet Shield 5 В 150 мА 0,75 ВтADC 5 В 150 μА 0,00075 ВтSRLPS 9600 5 В 3 мА 0,015 ВтADXL 345 3,6 В 150 μА 0,00054 ВтGPS «Glonass Shield» 5 В 57 мА 0,285 ВтСуммарное потребление 2,089 ВтС учетом КПД DC/DC преобразователей 85% потребная мощностьисточника составит = 2,5 Вт.87При плановом сроке работы 24 часа и напряжении источника питания 12 Вемкость аккумулятора составит 6,0 А∙ч, а при напряжении источника питания22,6 В емкость аккумулятора составит 3,2 А∙ч.Бескорпусная батарея 6S3P/LiNiCOMn2 производства Jiangsu Soul NewEnergy Technology, Китай со встроенным модулем управления и защиты BMSобеспечивает эффективную работу автономного измерительного устройства ибыстрый заряд АКБ.
Батарея представлена на рисунке 7.11.абРисунок 7.11 – Бескорпусная батарея 6S3P/LiNiCOMn2а) оснастка батареи; б) технические характеристики батареиЛитий-ионная аккумуляторная батарея была подобрана из расчета88мощности, потребляемой измерительным комплексом. Массогабаритныехарактеристики батареи обеспечивают легкость транспортировки и монтажа, арасширенный температурный диапазон позволяет эксплуатировать батарею приотрицательных температурах наружного воздуха. С учетом сниженияэффективной емкости батареи при работе в условиях отрицательных температурна 40 %, принимаем емкость АКБ 6,0 А∙ч.На рисунке 7.12 представлен фрагмент программного обеспечения дляустройства измерения продольных сил на основе аналогового датчика линейныхперемещений SRLPS 9600.Рисунок 7.11 – Программное обеспечение для устройства измерения продольных силПрограммное обеспечение для устройства измерения продольных сил89составлено через собственную программную оболочку (IDE) Arduino 1.7.10, таккак в ней имеются все необходимые функции, такие как: текстовый редактор,менеджер проектов, препроцессор, компилятор и инструменты для загрузкипрограммы в микроконтроллер.Язык программирования Arduino является стандартным C++ (используетсякомпилятор AVR-GCC).Таким образом, описанный выше измерительный комплекс позволяетизмерить продольные силы, возникающие на автосцепках, оценить динамикулокомотива с возможностью привязки всех измеренных значений ккилометровым отметкам пути.
Благодаря ЖК-дисплею расположенному вкаждой кабине локомотива машинист может быстро и в любой момент времениоценить динамические силы, действующие на локомотив (поезд).908 ИСПЫТАНИЯ МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГОУСТРОЙСТВАЦелью проведения лабораторных испытаний макетного образца являетсяпроверка эффективности выбранного метода измерения продольных сил.Суть лабораторных испытаний заключается в установке на фрагментбоковины хвостовика автосцепки датчика и приложении к испытуемому образцуциклической нагрузки растяжения/сжатия эквивалентной рабочим,эксплуатационным нагрузкам, которые испытывает корпус автосцепки СА-3 вовремя движения поезда. При увеличении или уменьшении нагрузки должноизменяться электрическое сопротивление датчика.Из материала автосцепки СА-3 был выфрезерован металлический брусок,размером 40 на 16 на 200 мм (ширина, высота, длина), в котором засверлено дваотверстия d=18 мм для закрепления образца в динамометрической машине.Фрагмент стенки автосцепки представлен на рисунке 8.1.Рисунок 8.1 – Фрагмент стенки хвостовика автосцепкиРазмеры приняты исходя из расчетов на устойчивость, то есть способностьтела (фрагмента хвостовика автосцепки прямоугольного сечения) сохранятьположение или форму равновесия при внешних нагрузках (растяжение, сжатие)[26].Нагрузки, прикладываемые к хвостовику автосцепки, лежат в диапазоне от91плюс 1МН до минус 1МН [15].
Площадь сечения хвостовика составляет115 см2, а сечение принятого прямоугольного бруска 6,4 см2, следовательно прирасчете прогнозируемых деформаций необходимо учесть коэффициент подобия,который был рассчитан ранее по формуле (5.2) и составляет =17,97.Таким образом, к фрагменту стенки хвостовика автосцепки размерами 40 на16 на 200 мм (ширина, высота, длина), необходимо приложить циклическуюнагрузку 55,7 кН.Для проведения испытаний на разрывной машине, фрагмент боковиныхвостовика автосцепки необходимо обточить таким образом, что бы его можнобыло установить в специальные переходные адаптеры. На рисунке 8.2представлен механически обработанный и готовый для испытаний фрагментхвостовика корпуса автосцепки СА-3.Рисунок 8.2 – Готовый к установке на разрывную машинуфрагмент стенки хвостовика автосцепки СА-3Для проверки эффективности работы ключевого элемента измерительногоустройства, а именно резистивного датчика линейных перемещений SRLPS929600 Series, принято решение апробировать его работоспособность на макетномобразце.
На рисунке 8.3 представлен фрагмент хвостовика автосцепки сзакрепленным на нем датчиком линейных перемещений SRLPS 9600 Series.Рисунок 8.3 –Фрагмент стенки хвостовика автосцепки СА-3с закрепленным на нем датчиком линейных перемещений SRLPS 9600 SeriesДля передачи на чувствительный элемент линейных перемещенийпропорциональных тем, что возникают в автосцепке СА-3 в процессе движенияпоезда, в программе SolidWorks была спроектирована специальная балка,представленная на рисунке 8.4.Рисунок 8.4 – БалкаБалка спроектирована таким образом, что бы измерительная база составляла100 мм, а датчик линейных перемещений находился в поджатом состоянии и93мог измерять перемещения, как при растяжении, так и при сжатии макетногообразца измерительного устройства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
