[ Проектування слайсера нового покоління ] | 1,3 ... 2,6 |
1.3.2 Аналіз виконавчих органів
А) Доріжки. Їхній рух буде реверсивним по можливості. Передаватися рух буде від двигуна через косокутні шестерні. Реверс бажаний при виконанні програми спочатку і наприкінці обробки 1й палки ковбаси для скидання в кошик відходів «хвостиків».
Малюнок 1.3 Схематичне зображення передачі руху через косокутні шестерні на конвеєрну стрічку
Б) Поворот тарілки буде здійснюватися кроковим двигуном через ланцюгову передачу, можливий варіанти вбудовування його безпосередньо в сервировочное пристрій.
Малюнок 1.4 Поворотний механізм з датчиком
В) «Пріжіматель» - являє собою притискну лопатку на одному кінці якої закріплений оптодатчік наявності ковбаси. Рух передається від ДПТ через шестерню на валу до зубців на «хвості» притискної лопатки.
Малюнок 1.5 Передача руху від двигуна до притискної лопатці. Вид зверху.
У вихідне положення лопатка буде повертатися після припинення дії ДПТ під дією деформованої пружини, прикріпленою до обертає шестірні.
Малюнок 1.6 Пружина як поворотний механізм. Вид збоку.
Г) Двигун руху ножа по напрямні. Реагує на сигнали кінцевих датчиків. Сам ніж з обертаючим його двигуном переміщається по черв'ячної передачі.
Д) Двигун обертання ножа - отримує сигнал від контролера про включення / відключення. Обертає ніж зі змінною швидкістю. Управляється ШІМ, реалізованих на таймері лічильнику.
Малюнок 1.7 Механізм переміщення ножа
1.3.3 Аналіз СУ
СУ може бути реалізована як апарат з жорсткою логікою Милі / мура, як релейно-контакторна схема, але оптимальний варіант це реалізація на контролері ARM 7.Іменно цей варіант дозволить більш точно налаштувати і налагодити систему, а також спростить автоматизацію ряду вузлів - задньої стінки і т. д. Для спрощення реалізації проекту контролер LPC 2138 буде узятий не як окремий елемент, а вже у вигляді готового до монтажу модуля MMLPC 2138-0-2.
MMLPC2138-0-2 - мініатюрний модуль з встановленим 32-розрядним ARM мікроконтролером LPC2138 NXP. Усі висновки мікроконтролера доступні на роз'ємах плати. Периферія включає два таймери, два інтерфейси UART, два I2C, SPI, АЦП, ЦАП, сорок сім ліній введення / виводу.
Відмінні особливості
встановлений мікроконтроллер LPC2138: ARM7TDMI-S ™ 16/32 біт, 512 кБ Flash-пам'яті програм, 32 кБ ОЗУ, годинник реального часу, вісім 10-бітових АЦП, 2 порти UART, I2C, SPI, два 32-бітових таймера, вісім каналів захоплення / зберігання, ШІМ (6 виходів), "WatchDogTimer", 5 В сумісні входи / виходи, працездатність до 60 МГц (вбудований PLL);
послідовна DataFlash на 32Mb (4MB);
годинник РВ з вбудованим резонатором 32,768 кГц і батареєю (встановлюється додатково);
живлення 3,3 В або 3,8 - 16В від вбудованого регулятора;
компактні розміри 39х36мм;
працює в комплексі з налагоджувальною платою EVBlpc213x;
налагоджувальний інтерфейс JTAG.
Комплектація
налагоджувальна плата MMLPC2138-0-2.
Малюнок 1.8 MMLPC 2138-0-2
1.4 Постановка задачі проектування
Проаналізувавши вищевикладений матеріал, були сформульовані наступні завдання даної курсової роботи:
- Розробка структури системи управління підсистемами
- Вибір датчиків струму, кута повороту, швидкості, перетворювача частоти;
- Вибір виконавчих пристроїв (електродвигунів);
-Розробка схеми підключення датчиків і виконавчих механізмів;
- Розробка користувальницького інтерфейсу з індикацією;
-Розробка блок-схеми алгоритмів програми управління мікроконтролером;
- Розробка програми управління на мові Keil.
2. ПРОЕКТУВАННЯ СТРУКТУРИ СИСТЕМИ
2.1 Структурна схема підключення датчиків
Датчик (сенсор від англ. Sensor) - термін систем управління, первинний перетворювач, елемент вимірювального, сигнального, що регулює або керуючого пристрою системи, що перетворює контрольовану величину в зручний для використання сигнал.
В даний час різні датчики широко використовуються при побудові систем автоматизованого управління.
ДСТ
Рисунок 2.1 Структурна схема підключення ДСТ
Датчик підключається через підсилювач і фільтр низьких частот до АЦП МК. Обробка інформації від нього докладніше розписана в блок-схемі до керуючої програмі.
Оптодатчік
Рисунок 2.2 Структурна схема підключення Оптодатчіка.
Оптодатчік складається з оптопари і тригера Шмідта. Підключається безпосередньо до GPIO МК. Найбільш поширений в даній системі тип датчика. Слід зауважити що при спрацьовуванні датчик видає сигнал 0, постійний же рівень сигналу від нього логічна одиниця, проте при розробці керуючої програми була використана зворотна логіка, а отже сигнал з даних датчиків після тригера Шмідта також слід пропускати через інвертор, зрозуміло якщо інвертор вже не вбудований в нього.
Кнопки
Малюнок 2.3 Кнопка натискного типу.
Хоча це не датчики, раціональніше все віднести кнопки до цього розділу, адже як і датчики вони подають (точніше пропускають) сигнал на входи МК, що дозволяє йому скорегувати виробничий процес відповідно знову надійшли даними.
2.2 Структурна схема підключення виконавчих механізмів
Двигун переміщення ножа
Малюнок 2.4 Двигун переміщення ножа
Оскільки необхідно забезпечити переміщення ножа в обох напрямках, даний двигун підключений з можливістю реверсу. Можлива реалізація на транзисторах працюють у ключовому режимі або на них же, але також з використанням мікросхем IR.
Двигун повороту тарілки / переміщення задньої стінки (ШД)
Малюнок 2.5 Управління ШД
Даний тип двигуна підключений до МК через 2 спеціалізовані мікросхеми L 297 + L 298, які в парі складають драйвер управління кроковим двигуном. Завдяки їм поперемінно відбувається включення обмоток ШД, що призводить до обертання. Управляти двигуном так дуже просто. Необхідно лише подати з МК 3 сигнали. 1й включає двигун. 2й задає прямий або зворотний хід. Третій активує режим напівкроку. На мікросхему L 297 також необхідно подавати прямокутні імпульси. Для зниження навантаження на МК подача даних імпульсів йде зі стороннього генератора, реалізованого на мікросхемі 555.
Двигун обертання ножа / притискної лопатки / конвеєрних стрічок
Малюнок 2.6 Структурна схема підключення інших ДПТ
МК подає сигнал на ключ через який подається напруга живлення даних двигунів. Детальніше їхнє управління буде розглянуто в розділі про блок-схемі.
Малюнок 2.7 Кнопка натискного типу.
Хоча джерела живлення не відносяться до виконавчих механізмів вони будуть згадані в цьому розділі, адже без них не буде функціонувати система в цілому. Основні елементи блоку живлення це трансформатор, випрямляч, ФНЧ і стабілізатор. За бажанням можна додати запобіжники. Детальніше схема БП буде розглянута при проектуванні моделі. Слід зазначити що для системи необхідно 2 БП на 5 і на 12В постійного струму.
Індикація
Ще однією важливою ланкою є семисегментні індикатори, які наочно показують стан системи, а точніше її налаштування. Підключаються вони напряму до GPIO МК.
2.3 Розподіл пінів МК
Таблиця 2.1 Піни МК
Порт / пін | Призначення | IODIR | Pinsel | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
P0.0 | Пуск системи | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
P0. 1 | Стоп | EINT0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
P0.2 | Двигун притиску | + | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
P0.3 | Датчик наявності ковбаси |
3. ПРОЕКТУВАННЯ МОДЕЛІ СИСТЕМИ В СЕРЕДОВИЩІ PROTEUS 3.1 Проектування моделей датчиків Малюнок 3.1 Оптодатчік Складається з елемента який виконує модель оптопари, а також тригера Шмідта суміщеного з лот. елементом. Рисунок 3.2 Модель датчика ваги Складається з резистора зі змінним опором і ФНЧ (резистор + конденсатор). Підключається до АЦП. 3.2 Проектування моделей виконавчих механізмів Реверсива схема включення ДПТ, який відповідає за переміщення ножа представлена транзисторами, що працюють як ключі. Для зручності є 2 виводу до пінам МК, які при подачі на них логічної одиниці змушують двигун обертатися вперед або назад. Малюнок 3.3 Реверс ДПТ Інші ДПТ (переміщення конвеєрних стрічок, обертання ножа, притиск ковбаси) підключені також через ключ. У моделі дану функцію виконують транзистори. Малюнок 3.4 Модель включення ДПТ Крокові двигуни (поворот тарілки, переміщення задньої стінки) підключені через мікросхеми L 297 + L 298, на які необхідно подавати 4 сигналу. 3 з МК, які відповідають за включення, режим напівкроку і реверс і 1 з зовнішнього генератора прямокутних імпульсів (можлива реалізація також з МК через таймер лічильник) Малюнок 3.5 Управління ШД Зовнішній генератор представлений на мікросхемі 555. Малюнок 3.6 Генератор прямокутних імпульсів Таймер генерує послідовність прямокутних імпульсів визначаються RC ланцюжком. Частота імпульсів, залежить від величин C, R1 і R2, і розраховується за вищенаведеною формулою. Малюнок 3.7 Сигнал з генератора Час між початком одного та початком наступного імпульсу називається періодом (t). Воно складається з тривалості самого імпульсу (t1) і проміжком між імпульсами (t2). Значення t1 і t2 можна розрахувати за такими формулами: t1 = 0.693 (R1 + R2) C; t2 = 0.693R2C; 3.3 Проектування панелі керування пристроєм Малюнок 3.8 Панель управління Панель керування представлена кнопками, 7сегментнимі індикаторами, а також лампочкою, що вказує на включення системи. Дана опція виключно для наочності, так як кнопка загального ON / OFF не підключена ні до чого в моделі, але саме вона в реальному пристрої повинна відповідати за подачу живлення всіх елементів системи. Не зайвим буде навести і схему блоку живлення на 5В (на 12 робиться аналогічно). Ця схема в моделі також виключно для наочності, тому що елементи працюють від віртуальних джерел. Малюнок 3.9 БП 4. РОЗРОБКА ЧЕРТЕЖА БЛОК-СХЕМИ АЛГОРИТМУ ПРОГРАМИ УПРАВЛІННЯ 4.1 Побудова блок-схеми алгоритму Блок-схема буде складатися з основної програми main (), а також підпрограм в різний час викликаються з неї, включаючи підпрограми обробки переривань. void init (void); / / ініціалізація. Скидання в 0 всіх значень void PrigimOtgim (void); / / підпрограма активації притиску void otrez (void); / / підпрограма відрізки void nojRL (void); / / підпрограма переміщення ножа вліво-вправо void Fvrash (void); / / підпрограма обертання ножа void povorot (void); / / підпрограма повороту тарілки void indication (void); / / підпрограма виведення на індикатори void opros (void); / / підпрограма опитування датчиків задньої стінки void IRQ_EINT0 (void) __irq; / / STOP void IRQ_EINT1 (void) __irq; / / вперед стінку -> void IRQ_EINT2 (void) __irq; / / назад стінку <- void IRQ_EINT3 (void) __irq; / / швидкість void Timer 0 (void) __ irq; / / підпрограма для таймера void ADC (void) __ irq; / / підпрограма для АЦП ВИСНОВКИ У цій роботі була розроблена структура системи слайсера. У результаті аналізу обладнання було встановлено недоліки існуючих моделей. У зв'язку з сучасними вимогами до автоматизації виробництва більш доцільно замінити їх на сучасну систему, яка буде відповідати всім вимогам технологічного процесу і мати високі економічні показники. Мати високу надійність точність, компактність, мале енергоспоживання і задовольняти критеріям якості готової продукції. Багато з поставлених на початку курсової роботи завдань були вирішені, але залишилися також невирішені проблеми, а точніше подальші шляхи модернізації. - Обробка кнопки СТОП, при якій програма повернеться в частину коду перед підпрограмою init () -Дослідження оптимальних швидкостей обертання ножа і відповідне коригування ШІМ, керуючого обертанням -Реверс конвеєрних стрічок на початку і кінці обробки 1й палки ковбаси для скидання в спеціально відведені контейнери хвостиків. -Доп. Пристосування, що встановлюються поверх конвеєрних стрічок, що мають трикутну форму для нарізки ковбаси у формі овалу, а не кола. -Впровадження систему маніпулятора, який буде діставати з ящика ковбасу і з високою точністю класти її на конвеєрну стрічку. Будь ласка, не зберігайте тестовий текст. |