Автоматика құрылғылары мен элементтері

Алматы Энергетика және Байланыс Институты

 

 

 

Инженерлік кибернетика кафедрасы

 

 

 

 

 

 

КУРСТЫҚ ЖОБА

 

Тақырыбы:Автоматика құрылғылары мен элементтері

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                        

                      

                                                                        

 

 

Алматы  2011 
Мазмұны:

 

1. Кіріспе.
2. Есеп және жоба мақсаты.
3. Негізгі бөлімі.

Курстық жобаны орындау реті:

1. Құрылымдық сұлбаны жасау.

3.2.   Автоматтандыру есептерін құру.

3. Есептерді құруға сәйкес жүйенің мән беруші және орындаушы элементтеріне сипаттама беру.

               3.4.     Микропроцессорлық элементті таңдау және таңдауды дәлелдеу.

              3.5.     Микробақылауыштың жүктемелік сипаттамасын есептеу.

6. Электрлік сұлба және элементтер көрсеткіштерінің кестесін құру.
7. Басқарудың алгоритмдік сұлбасын құру.
8. Бағдарлама жазу.

4. Қорытынды.
5. Қолданған әдебиеттер тізімі.

 

 

1. Кіріспе

 

Курстық жұмыстың мақсаты  – АРЖ-сін микропроцессорлық  элементтер негізінде жобалау. Бұл мақсатқа жету үшін келесі шарттарды орындау қажет:

 

- автоматтандыру жүйесінің  құрылымдық сұлбасын құру;

 

- автоматтандырудың негізгі  шешетін есептерін құру;

 

- орындаушы және мән  беруші элементтерін таңдау;

 

- микропроцессорлық басқару  элементін таңдау қажет және сол таңдауды дәлелдеу;

 

- элементтердің жүктемелік  сипаттамаларын есептеу керек;

 

- элементтердің электрлік  сұлбасын және элементтердің  көрсеткіштер кестесін құру;

 

- басқарудың алгоритмдік  сұлбасын құру;

 

- бағдарламасын құру 
2. Жобаның есебі мен мақсаты.

 

Курстық жобамның негізі болып үш лампа арқылы жарық беруді реттеу болып қарастырылады.

         - кіре берістегі датчиктен сигнал түскен соң,5 секундтан кейін бірінші лампаны қосу керек;

      - бөлме  ортасынан сигнал түскеннен кейін екінші лампаны қосу керек, және де «өшіру» сигналы түспейінше екі лампада қосылып тұра беру керек;

      - егер  бірінші датчиктен қосымша үш  сигнал түссе бірінші лампа  1 сағат қосылып тұрсын;

     -  егер  екінші датчиктен қосымша үш  сигнал түссе екінші лампа 1 сағат шамасында қосылып тұрсын;

    

Курстық жобаны орындау реті

 

1.1.Құрылымдық сұлба.

Автоматтандыру жүйесінің құрылымдық сұлбасы – басқару есептерін  құру және анықтау мақсатында құрылады. Бұл курстық жұмыста автоматтандыру есептерін шешудің міндетті көрсеткіші – ол микропроцессорлық басқару элементін қолдану. Онда құрылымдық сұлбасы (1-сурет) микропроцессорлық басқару элементінен (микробақылашы) -1, кіріс элементтерінен -2, және орындаушы элементтерден -3 тұруы керек. Кіріс элементтері ретінде қозғалыс датчиктер, басқару кнопкалары қолданылуы мүмкін, ал орындаушы элементтер ретінде лампалар қолданылуы мүмкін. Құрылымдық сұлбада сигналдар бағытын және кері байланыстар бағытын көрсету қажет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-сурет.

Жоғарыда 1-суретте автоматтандыру жүйесінің құрылымдық сұлбасы , ал төменде  қатысушы негізгі элементтерге түсініктеме  келтірілген.

                  - қозғалу датчигі,

 

                        

 

                        - лампалар

 

                                        -кнопкалар  

 

                                                           

 

 

 

1.2.втоматтандыру есептерін құру.

 

Кіріс шамалары кезінде ... алгоритмге сәйкес келесі шығыс шамаларын  орнату:

 

Д1 – қозғалыс датчигінен кіріс элементінен сигнал түскен соң,5 секундтан кейін шығысында 1-ші лампа жанады.Д2-қозғалыс датчигінен кіріс элементінен сигнал түскеннен кейін,екінші лампаны қосу керек және де өшіру сигналы түспейінше екі лампа жанып тұруы қажет.Д1-қозғалыс датчигінен қосымша үш сигнал түссе.бірінші лампа 1 сағат қосылып тұрады.Д2-қозғалыс датчигінен қосымша үш сигнал түссе.екінші лампа 1 сағат қосылып тұрады.

 

1.3.Есептерді құруға сәйкес жүйенің мән беруші және орындаушы элементтеріне сипаттама беру.

 

А. Мән беруші элементтер.

 

Курстық жұмысымда кіріс және шығыс жұмыс істеу негізі бір болғандықтан екі бірдей қозғалу датчигін (датчик движения) пайдаландым.

- құрылымдық сұлбада  белгіленуі

 

 

 

Датчик присутствия PlanoCentro 000-EWH Slave

 

 

Шығу сәулесінің үзілуіне байланысты жұмыс орындайтын фотоэлектрлік  датчиктер жүйесі, екі бөлек құрылғыдан тұрады. Біріншісі – сәуле шығарушы, екіншісі – сәуле қабылдаушы, яғни бұл құрылғылар бір-біріне қарама-қарсы орнатылады, шығарушыдан шыққан сәуле қабылдауғыша сәуле беріп тұрады. Егер қабылдаушыға сәуле түсу тоқтаса (сәуле үзілсе), онда құрылғы сандық сигнал шығарады.

Бұл датчиктер қарама-қарсы  орнатылу кезінде аса дәлділікті қажет етсе де, жұмыс істеу диапазоны  өте үлкен болып табылады.

 

PlanoCentro 000-EWH Slave датчигіне электрлік сипаттама:

 

• қоректендіру кернеуі: 4...10 В
• жұмыс істеу ара-қышықтығы: 0...5 м
• жұмыс істеу ижиілігі: 400 кГц
• жұмыс істеу температура диапазоны ⁰С: -40...+50
• қауіпсіздік деңгейі: ІР67
• корпус материалы: никельденген латунь
• сандық шығыс: 4-8,6 В,  4-20 мА

 

   Кнопки ПКн6-1 и IT1127 (SMD)

    Кнопку ПКн6-1 мы поставим для включения питания в цепи, а 3 кнопки IT1127 

    (SMD) – для задания соответствующей температуры. Эти кнопочки обладают

    небольшими  размерами, лёгкостью в обращении,  недорогой ценой и хорошими  

    электрическими  характеристиками => они идеально подходят для задачи.

 

Электрические характеристики и внешний вид (Рис.1):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Рис.1.

 

 

Б. Орындаушы элементтер.

Лампа светодиодная BIOLEDEX®24 SMD LED Spot MR16 

 

• Количество LED 24 SMD
• Цоколь MR16
• световой поток 110 Lm
• Угол свечения 60°
• напряжение 12 В
• Ø 50 мм
• потребление электроэнергии: 2,5 ватт
• Срок службы 50.000 часов
• LED не нагреваются, то есть пожаро- безопасны.
• CE и RoHS сертификаты в наличии
• цвета теплый, 3200К

Примерный аналог галогенной лампы 35 Вт

1.4. Микропроцессорлық элементті таңдау және таңдауды дәлелдеу.

Менің курстық жұмысымда  микропроцессорлық элемент ретінде pic16F877 (“Microchip” компаниясы) таңдалды. Бұл микропроцессор берілген автоматизация есебін шығаруға сәйкес келеді. Басқаларына қарағанда мұнда 35 кіріс-шығыс порттары бар. Менің есебімде 2 кіріс және шығсыта 3 элемент 16 портта орналасқан. Сондықтан қалған порттарын келешекте жүйені модернизациялауда қолдануға болады. Кіріс-шығыста барлық сигналдар сандық болып табылады.

Төменде Микропроцессорлық элемент   pic16F877 негізгі сипаттамалары берілген:

Высокопроизводительный RISC-процессор:

• Всего 35 простых для изучения инструкции
• Все инструкции исполняются за один такт (200 нс), кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта
• Скорость работы: тактовая частота до 20 МГц
• минимальная длительность такта 200 нс
• 14 битовые команды
• 8 - битовые данные
• 8-уровневый аппаратный стек
• Вход внешних прерываний
• Прямой, косвенный и относительный режимы адресации для данных и инструкций

Периферия:

Сильноточные схемы портов ввода/вывода:

- 25 мА макс. вытек. ток

- 25 мА макс. втек. ток

• Timer0: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным программируемым предварительным делителем
• Timer1: 16-разрядный таймер/счетчик с предварительным делителем
• 8 каналов 8-битного АЦП
• 1 канал 8-битного ЦАП
• Операционный усилитель
• Аналоговый компаратор
• Внутренний источник опорного напряжения

Особенности микроконтроллера:

• Сброс при включении питания (POR)
• Таймер включения питания (PWRT) и таймер запуска генератора (OST)
• Сброс по снижению напряжения питания (BOR)
• Сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для повышения надежности работы
• Режим экономии энергии (SLEEP)
• Программируемый внутренний или внешний сброс MCLR
• Выбираемые режимы тактового генератора
• Программирование на плате через последовательный порт (ICSPT) (с использованием двух выводов)
• Программируемая защита кода
• ID идентификация размещения программы
• Цоколевка:
• Технология КМОП:
• Экономичная, высокоскоростная технология КМОП ЭППЗУ
• Полностью статическая архитектура
• Широкий рабочий диапазон напряжений питания - от 2,5В до 5,5В
• Промышленный и расширенный температурный диапазоны
• Низкое потребление энергии

Корпус:

• 40-ти выводный PDIP

 

1.5.Жүктемелік таңдауды ескере отырып, микробақылауыштың жүктемелік сипаттамасын жүргізу керек

Бақылыауышқа қосылатын  әрбір құрылғы оның порттарында  жүктеме (нагрузка) болып табылады. Шығыстағы ток I_n әрбір порт бойынша бақылауыштың паспорттығ мәліметтерінде болады. Қосылатын құрығының ішкі кедергісі де көрсетіледі, оны R_H деп белгілейік. Бақылауыштың  қоректік кернеуі V_dd мен қосылатын құрылғының кернеуітең немесе  жуықтап бірдей болуы керек. Онда бақылауыштың шығысы бойынша жүктемелік токты Ом заңы бойынша есептейміз:

I_Hi= [A]

I_HiK=250mA/4=62.5mA

R_Hi=5В/62.5*10^-3=80Ом

Ал V_ss кірісінде, яғни контроллердің шығысында:

I_Hi=300mA/2=150mA

R_Hi=5В/150^-3=33.3Ом

Бұл кезде есептелген мән рұқсат етілген мәннен аспауы керек:

I_ni

I_Hi

Мұнда i-шығыс  немесе  кіріс каналының номері.

 

 

1.6. Элементтердің электрлік сұлбасын және элементтердің көрсеткіштер кестесін құру.

 

Төменде көрсетілген  сұлбада датчиктер микроконтроллерге  қосылған.

 

 

Төменде көрсетілген сұлбада жарық диодтары микроконтроллерге қосылған. Осы кедергісі арқылы  R=300 Ом тоққа қосылады.

 

 

1.7. Басқарудың алгоритмдік сұлбасын 2 пункте орындалған алгоритмнің сөздік сипаттамасына сәйкес құру

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.8. Тапсырманың алдыңғы пунктіндегі нәтижеге тура сәйкес етіп программа жазу керек.

 

 

 

;Сөндіру кнопкасы басылды ма?