Разработка МПС регулирование уровня воды в водона-порной башне.

ОПИСАНИЕ    ПРИНЦИПА   РАБОТЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ.

Выполнение любой команды начинается с выполнения цикла Ml , т. е. с определения вида команды, которую надо исполнить. На этом цикле микропроцессор считывает из ПЗУ код команды и настраивается на определенную работу, т. е. выдает определенные сигналы управления.

В ходе первых команд микропроцессор задает режим работы каналов программируемого устройства ввода-вывода параллельной информации, обнуляет счетчики при помощи таймера, а затем программирует таймер на постоянную работу. Программирование ведется нулевого канала, остальные каналы не программируются. Канал работает в режиме 2, т. е. генерирует сигнал с частотой, в N раз меньшей частоты тактовых импульсов. Выходной сигнал низкого уровня устанавливается на последнем такте периода и автоматически поступает на вход STB регистра КР580ИР82 и входы R счетчиков. При переходе этого сигнала из 1 в 0 происходит запись данных из счетчиков в регистр. А при обратном переходе сигнала из 0 в 1 происходит обнуление счетчиков и счет автоматически начинается заново. Затем центральный процессор выдает адрес, соответствующий выбору регистра КР580ИР82 и дешифратор адреса К555ИД7 формирует сигнал выбора регистра [9]. Этот сигнал поступает на вход ОЕ регистра и тот переходит из высокоомного состояния в режим выдачи информации. Данные записываются в регистр, т.е. поступают на его выходы, а следовательно и на входы -выходы DBO-DB7 системного контроллера. По сигналу чтения микропроцессор считывает цифровой код из регистра через системный контроллер и записывает его в свои регистры. На следующем этапе микропроцессор считывает данные из соответствующей ячейки ПЗУ. Для этого микропроцессор выдает адресе ячейки, а схема выбора микросхемы выдает сигнал переводщий ПЗУ из высокоомного   состояния   в   рабочее.   Также   микропроцессором вырабатывается сигнал чтения из ЗУ, который поступает на входы CS2, CS3 микросхемы и разрешает процесс выдачи информации. Эта информация с выходов DO-D7 ПЗУ поступает на входы АО-А7 шинного формирователя

КР580ВА86. Затем микропроцессор выдает адрес шинного формирователя и схема выбора микросхемы выдает сигнал, поступающий на вход ОЕ и переводщий его из высокоомного состояния в рабочее. Сигнал чтения из ЗУ продолжает действовать, что позволяет данным пройти на выходы ВО-В7 шинного формирователя и поступить на входы-выходы DBO-DB7 системного контроллера. При действующем сигнале чтения из ЗУ данные через системный контроллер поступают в микропроцессор.

Следующая команда, которую выполняет микропроцессор - это сравнение двух поступивших в него чисел: первое число содержит информацию о действительном уровне воды в резервуаре, второе число соответствует максимальному уровню воды, т.е. уровню при достижении которого необходимо отключить двигатель. Если число, соответствующее действительному  уровню  воды  меньше  числа,  соответствующего максимальному уровню воды, то необходимо отключить двигатель, качающий воду, если он включен. Для этого микропроцессор считывает из ОЗУ число С, характеризующее состояние двигателя. С=1 при включенном двигателе и С=0 при отключенном. Если С=1, то присваиваем  С=0 (например С:=С-1, т.е. уменьшением число на 1) и записываем новое С на место старого. Затем выдаем в ЦАП код 00000000, который необходимый для отключения двигателя и может храниться в соответствующей ячейке ПЗУ.

Если же при сравнении число, соответствующее действительному уровню воды больше или равно числу, соответствующему максимальному уровню воды, то выполняются следующий блок операций. Считывается из ПЗУ число, соответствующее мининальному уровню воды (Нmin). Из ОЗУ считывается число, соответствующее действительному уровню воды (Ндeйст). Эти числа сравниваются. Если Ндeйст > Нmin (уровень воды меньше нормы), то из ОЗУ считывается число С. Если С не равно 1, то присваиваем С=1 (например С:=С+1, т.е. увеличиваем число на 1) и записываем новое С на место старого. Затем выдаем в ЦАП код 11111111, который необходим для включения двигателя и может храниться в соответствующей ячейке ПЗУ. Проделанные операции выполняются в цикле.

Чтобы остановить работу микропроцессорной системы достаточно отключить питание. При включении питания система начнет работать сначала. Имеется также возможность запустить работу программы заново, нажав кнопку Сброс.

СИНТЕЗ И РАСЧЕТ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ.

Для работы ЦАП в режиме с выходом по напряжению к ИС К572ПА1 подключаются внешний ИОН (+12 В. к выходу 15 ) и ОУ (154УДЗ ) с цепью отрицательной обратной связи, работающей в режиме суммирования токов. Входной ток задается внешним источником ИОН и последовательно делится в узлах резисторной матрицы R-2R по двоичному закону. Токи ветвей резисторной матрицы поступают через ключевые КМОП транзисторы на аналоговые выходы 1 и 2 в зависимости от значений кода на входах ЦАП. При появлении на одном из входов ЦАП напряжения высокого уровня ( а; =1) ток соответствующей ветви резисторной матрицы поступает на выход 1, а при подаче напряжения низкого уровня ( а; = 0 ) - на выход 2 [13].

При поступлении кода 11111111 на вход ЦАП на его выходе ОУ, включенного после ЦАП, автоматически установиться потенциал

                       Roc            29+28+27+26+25+24+23+22                1020

Uвых=Епит*-—— * —————————————— =12*——— =11.96 В,

                         R        29+28+27-^26+25+24+23+22+21+20           1023

Пpи Roc=R, Епит =12В[13].

Номинальное значение выходного тока составляет 1 мА, а фактическое может изменяться в пределах от 0..5 до 2 мА.

Данного тока для срабатывания реле не достаточно. Поэтому включаем реле в коллекторную цепь усилителя. В качестве транзистора выбираем мощный низкочастотный транзистор КТ630Е с большим кэффициентом усиления h21Э = 160..480 [ 3] . Реле выбираем РА4.500.413

Сопротивление обмотки этого реле 85 Ом с погрешностью 5 %.

Ucpабатыв= 9.7 В. Uпотпуск =3.5 В. Uрабочее - 12 В. Характеристики транзистора: 1к.доп= 1000 мА. Uпит=12 В, UБ.Э.=1.1 В, UВХ=11.96 В. Т. к. сопротивление обмотки этого реле 85 Ом с погрешностью 5 %, то

1к.тах. = 12 В./(85-5.88) Ом. = 156.8 мА.

1к.тт. == 12 В./ (85+5.88) Ом. = 128.3 мА.

Iб = Ik/h21Э[5].

iБ.max =156.8 мА./160 = 0.98 мА

iБ.min. =128.3 мА /160 = 0.32 мА.

RБ=(UBx-UБ.Э.)/IБ.[5].

R Б.max= ЗЗ.94 Ом.

R Б. min11.08 Ом.

Выбираем R Б. =110м.

При подаче положительного потенциала на вход транзистора (UBX = 11.96 В.) он открывается. Ток, протекающий через реле создает на нем падение напряжения достаточное для срабатывания. Замыкающиеся контакты замыкаются, размыкающийся - размыкается. Ток протекает через магнитный пускатель КМ1 и его контакты замыкаются, обеспечивается самоподхват. Двигатель включается.

Приподаче на вход ЦАП кода 00000000 на его выходе будет UBX =0В. Нулевой потенциал, поступив на базу транзистора закроет его. Ток через реле протекать не будет, его контакты замыкающиеся - разомкнутся, размыкающийся - замкнутся. Двигатель отключится.

В схеме также предусмотрено включение, выключение двигателя при помощи кнопок пуск и стоп. При нажатии кнопки Пуск ток протекает через магнитный пускатель КМ2 и его контакты замыкаются, обеспечивается самоподхват. Двигатель включается. При нажатии кнопки Стоп ток через магнитные пускатели КМ1 и КМ2 не протекает, их контакты размыкаются. Двигатель отключается.

Магнитные пускатели КМ1 и КМ2 выбираем марки ПМЕ – 200, ПМЕ – 100. Эти реле обладают следующими характеристиками:

    In=25A.U=380B, Inpeд=280А и In= 3А,U=380В, Inpeд=30А

Номинальная мощность обмотки = 8 Вт. и 3,6Вт

Пусковая мощность обмотки = 160 Вт. И65Вт

В схеме имеется тепловая защита, выполненная в виде теплового реле. При больших токах пластина теплового реле нагревается и ее контакты размыкаются. Используем тепловое реле без самовозврата. Это реле встроено в магнитный пускатель. Марка теплового реле ТРН-25.

Управление ведется трехфазным, асинхронным, короткозамкнутым : двигателем: 4А112М2I3 с характеристиками: PH=7.5кВт, h=87,5%, соsf=0.88, I=P/( 3*U* соsf* h)=25.56A

Имеется защита по току в виде автоматического трех полюсного выключателя серии АП 50-3МТ-У3. с параметрами: U=500B, IH=25A, Iom=11Гн.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Разработанная в данной работе микропроцессорная система регулирует уровень воды в резервуаре. Такая система может применяться в различных отраслях промышленности: в пищевой, в химической, в строительстве, в промышленности строй материалов, в области подъемно-транспортной техники; а так же в сельском хозяйстве и в жилищно-коммунальном хозяйстве. Система поддерживает уровень воды в резервуаре в определенном диапазоне, тем самым обеспечивая бесперебойное снабжение водой предприятий, домов и других организаций, в случае ее неравномерного    потребления.    Поддержание   заданного   уровня осуществляется автоматически, без участия человека. Уровень воды постоянно измеряется датчиком, сигнал с его выхода преобразуется в цифровую  информацию.  Микропроцессорная  система осуществляет обработку этой информации и выдачу сигналов для управления двигателем. При поломке микропроцессорной системы уровень воды в резервуаре можно регулировать вручную, при помощи кнопок пуск и стоп.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1) Аванесян Г.Р., Левшин В.П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ:

  Справочник. - М.: Машиностроение, 1993. - 256 с.:ил.

2) Арманов Н.Н. Водоснабжение. - 28162   .:Стройиэдат, 1984. - 528 с.

3) В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 111/В80 Сост. И. А. Алексеева. -М.        1991.-80 с.: ил.

4) Галкин В. И. Начинающему радиолюбителю. Минск, 1995. - 416 с.

5) Гальперин М. В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. –

   .: Энергоиэдат, 1987. - 320 с.:ил.

6) Гусев В.Г., Гусев Ю. М. Электроника. - М. 1991. - 624 с.

7) Игловский И.Г., Владимиров Г.В. Справочник по слаботочным электрическим реле. -Л.: Энергоатомиздат. 1984. - 584 с.: ил.

8) Измерения в промышленности. Справочник 1982, - 628 с.

9) Интегральные микросхемы: Справочник. Под ред. Тарабрина Б.В., 1984. -

  528с.

10) Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты. Под ред. Шахнова -М.: Радио и свя-^ь, 1988. - 368 с.

11) Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. Под ред. Хвоща С.Т. - Л.: Машиностроение, 1987. - 640 с.: ил.

12) Усатенко С.Т., Каченюк Т. К., Терехова М.В. Выполнение электриических схем по ЕСКД: Справочник. - М.: Издательство стандартов, 1989.-325 с.

13) Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП. - М.: Энергоиэдат, 1990.-320 с.

СОДЕРЖАНИЕ.

Введение………………………..…………………………….…2

Технология процесса………………………………………….. 5

Разработкам описание блок схемы……………….…………...6

Выбор датчика. ……………………………………..………….8

Расчет аналоговой части............................................... ……...11

            Синтез цифровой части.............................................................14

            Описание микропроцессорной системы................................. 15

Описание принципа работы микропроцессорной системы.. 18

            Алгоритм работы микропроцессора.........................................20

Синтез и расчет схемы управления

исполнительным механизмом...................................................21

Разработка электрической схемы……………………………..24

            Заключение ................................................................................ 27

Список используемой литературы........................................... 28