Реферат: Система автоматической стабилизации пневмоколесной платформы для транспортировки крупногабаритных грузов

* Возможность работы в режиме измерения частых, повторяющихся движений
малой амплитуды.

Потенциометрический датчик - переменный резистор, включенный по схеме потенциометра. Служат для преобразования угловых или линейных механических перемещений в соответствующее изменение сопротивления. С помощью этих датчиков осуществляется контроль за положением задвижек, клапанов и т. д. Основой такого датчика вполне может быть переменный резистор промышленного производства, обычно подключенный к некоторому механическому преобразователю перемещения. Слабое место таких датчиков - наличие подвижного контакта. У проволочных резисторов существует зона нечувствительности, обусловленная дискретным изменением сопротивления при перемещении щетки с витка на виток.

Потенциометр - чаще проволочный (но может быть и угольный) резистор (реостат) с движком, который скользит вдоль резистора. Таким образом, по существу п. является резистором с переменным сопротивлением. Потенциометры бывают линейными и круговыми (в зависимости от характера перемещения его регулирующего органа). Потенциометры часто выполняют роль преобразователей перемещения в электрическую величину - напряжение (для линейных перемещений -линейные потенциометры, для угловых перемещений - круговые). Вообще говоря, потенциометрический преобразователь по определению является параметрическим, т.е. его выходной величиной является сопротивление. Однако простыми средствами с него можно получить и напряжение, пропорциональное перемещению движка, если к концам резистора подвести напряжение питания, а выходное напряжение снимать с движка.

Рис. 1.8. Характеристики потенциометрических датчиков

Вид характеристики указывает маркирующая буква на корпусе резистора.

·     А - с линейной зависимостью

·     Б - с логарифмическим законом изменения сопротивления

·     В - c обратной логарифмической зависимостью

Основное достоинство - простота конструкции и дешевизна, легко сопрягаются с электронной схемой. Иногда применяют реохордные датчики, у которых контакт скользит вдоль оси натянутой проволоки, что позволяет получить непрерывную характеристику, без зон нечувствительности. Встречаются конструкции с жидким резистом, менее распространенные из - за явлений электролиза. Надежность контактных систем резко падает, если напряжение, приложенное к контакту меньше определенной величины (зависящей от конструкции контакта).

В проектируемой системе для получения текущего значения высоты платформы используется поплавковый датчик уровня рабочей жидкости в гидробаке. Уровень определяется путем регистрации положения поплавка, плавающего на поверхности рабочей жидкости. Поплавок с помощью тросика связан с отсчетным механизмом, преобразующим вертикальное перемещение поплавка в электрический сигнал.

Перемещение поплавка производится по направляющим тросикам, натянутым между корпусом датчика и якорем на дне емкости. Корпус поплавка изготовлен из нержавеющей стали.

Рис. 2.9. Датчик линейных перемещений ПЛЦ 001

Основные технические характеристики датчика приведены в табл. 2.3.

Табл. 2.3. Технические характеристики датчика ППЦ 001

Рис. 2.10. Датчик угловых перемещений КЛИН-1

Основные технические характеристики датчика приведены в табл. 2.4.

Табл. 2.4. Технические характеристики датчика КЛИН-1

В проектируемой системе исполнительными устройствами, получающими информацию от микропроцессора, являются электрически управляемые  гидрораспределители. Это определяется соображениями лёгкости и точности управления для оператора и, также, возможностью размещения гидрораспределителя в возможно более удобном для этого месте, независимо от месторасположения оператора.

Основными задачами, стоящими перед изготовителями гидрораспределителей являются: обеспечение минимально возможных гидравлических потерь (снижение энергетических затрат, вызывающих повышенный расход топлива, нагрева рабочей жидкости) при минимально возможных габаритах, точность выполнения перемещений основных золотников, обеспечивающих выполнение рабочих движений, оптимальный характер автоматических процессов загрузки гидросистемы в зависимости от нагрузки на рабочие органы.

Рис. 2.11. Характеристики гидрораспределителей

Гидрораспределители подают в специальные гидроцилиндры объем рабочей жидкости, пропорциональный входному напряжению и через них подают жидкость в гидробалансирные группы.

Графики зависимости изменения проходных сечений золотниковых пар от величины хода золотников приведены на рис. 2.11. Анализ формы кривых показывает, что она близка к параболической, т. е. с постоянной «чувствительностью», что подразумевает постоянную величину отношения прироста расхода к самой величине расхода в каждой точке графика при равном значении величины изменения управляющего сигнала. Например, если при изменении управляющего сигнала расход изменяется с 10 л/мин. до 12 л/мин., то при таком же изменении управляющего сигнала в диапазоне расхода, равном, например, 80 л/мин. он изменится до 96 л/мин. (Видно, что относительное изменение расхода постоянно и равно 20%). Такая характеристика зависимости и форма графика называются «прогрессивными».

Рис. 2.12. Командоаппарат потенциометрический КПМ11ФУ

Командоаппарат потенциометрический КПМ11ФУ (рис. 2.12), маховичковый с асимметричной шкалой, однооборотный, встроен в панель пульта (утопленный). Маховичок может поворачиваться на угол от 0 до 350 градусов и фиксироваться в любом положении. В командоаппарате установлен потенциометр сопротивлением 2 кОм (рис.2.13.), предельная мощность рассеивания 1Вт, Uпит= 24В постоянного тока, Uвых=0...10В, Iвых=0...12мА. Для соединения с внешними цепями в командоаппарате предусмотрен клемм

Рис.2.13. Схема электрическая командоаппарата КПМ11ФУ

На листе 8 изображен общий вид командоаппарата, посредством которого оператор задает требуемую высоту платформы.

Командоаппарат установлен на пульте управления в кабине водителя. Для того, чтобы закрепить командоаппарат на монтажной панели в последней выполняются два отверстия диаметром 7 и 28 мм. Меньшее отверстие предназначено для фиксации командоаппарата относительно монтажной панели. В это отверстие входит стопорный штифт. Толщина монтажной панели может колебаться в диапазоне от 2 д 4 мм.

Над монтажной панелью выступает лишь маховичок командоаппарата и диск с нанесенной на него шкалой, которая проградуирована в сантиметрах поднятия платформы над дорожным полотном. Диск-шкала неподвижен, а стрелка-указатель закреплена на вращающемся относительно диска валу маховичка.

Под монтажной панелью скрыт сам механизм потенциометра и клеммник. Потенциометр заключен в цилиндр. Угловое положение маховичка передается к нему посредством зубчатых колес, закрепленных между двумя неподвижными пластинами. Эти пластины стянуты четырьмя болтами по периметру. К нижней пластине посредством винтового соединения прикреплен клеммник с расположенными на нем клеммами, к которым подводится питающее и снимается выходное напряжение.

Электронный блок управления системой стабилизации ПКП включает в себя:

-      Однокристальную микроЭВМ КМ1816ВЕ51;

-      БИС программируемого параллельного интерфейса КР580ВВ55;

-      БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4;

-      Аналогово-цифровой преобразователь К1113ПВ1;

-      Буферный регистр 588ИР2;

-      Микросхемы памяти:

-      ОЗУ - КР537РУ8;

-      ПЗУ - КР556РТ15;

-      Соединительные элементы.

МикроЭВМ КМ1816ВЕ51 является основным элементом электронного блока управления системой автоматической стабилизации. Она имеет в своем составе следующие аппаратурные средства:

-      процессор, в состав которого входят однобайтное арифметико-логическое устройство и схемы реализации команд умножения и деления;

-      ППЗУ программ емкостью 4 Кбайт;

-      ОЗУ данных емкостью 128 байт;

-      Два шестнадцатибитных таймера/счетчика;

-      Программируемые схемы ввода/вывода (32 линии);

-      Блок двухуровневого векторного прерывания от пяти источников и др.

МикроЭВМ выполнена на основе высокоуровневой n-МОП технологии и выпускается в корпусе БИС, имеющем 40 внешних выводов. Для работы микроконтроллеру требуется один источник питания +5 В. Через четыре программируемых порта ввода/вывода микроЭВМ взаимодействует со средой в стандарте ТТЛ с тремя состояниями выхода.

Корпус КМ1816ВЕ51 имеет два вывода для подключения кварцевого резонатора, четыре вывода для сигналов, управляющих режимом работы микроконтроллера и два вывода для подключения питания.

Микроконтроллер может работать в диапазоне частот от 1,2 до 12 МГц, при этом минимальный цикл выполнения команды равен 1 мкс, а быстродействие равно одному миллиону операций простой пересылки в секунду.

МикроЭВМ организует работу всей системы. В соответствии с введенной в него программой, микроконтроллер путем периодического опроса сигналов состояния объекта, сформированных датчиками объекта управления, генерирует выходные сигналы управления исполнительными механизмами.

Учитывая тот факт, что в данной системе будет использована внешняя память данных, линии портов 0 и 2 микропроцессора организуют общую разделяемую память адреса/данных, работающую в режиме временного мультиплексирования. При этом через порт 0 сначала выводится младший байт адреса внешней памяти, а затем выдается или принимается байт данных (мультиплексированная шина). Через порт 2 выводится старший байт адреса в тех случаях, когда разрядность адреса равна 16 бит (как и в данной системе).

Структура микроконтроллера КМ1816ВЕ51 и система его команд таковы, что в случае необходимости его функциональные возможности могут быть расширены. С использованием внешних дополнительных БИС постоянной и оперативной памяти расширяется адресное пространство микроконтроллера, а путем подключения интерфейсной БИС увеличивается также и число линий связи с объектом управления (в случае необходимости - практически без ограничения).

Микроконтроллер КМ1816ВЕ51 через порт 1 осуществляет функции управления электронными блоками гидрораспределителей, выдавая "1" или "0" на соответствующий выход.

Для расширения системы ввода/вывода используется схема параллельного интерфейса КР580ВВ55. Порты схемы адресуются как ячейки внешней памяти данных, то есть схема параллельного интерфейса связана с микроконтроллером шиной адрес/данные порта 0.

Схема КР580ВВ55 имеет четыре двунаправленных порта (один 8 бит - связь с микроконтроллером и три по 8 бит).

Линии схемы запрограммированы следующим образом:

-      5 линий канала А (порт 0) - вывод сигналов управления БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4;

-      8 линий канала В (порт 1) - ввод данных с БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4;

-      8 линий канала С (порт 2) - ввод данных с аналогово-цифрового преобразователя К1113ПВ1.

Выходные сигналы с аналоговых датчиков положения, в силу их физической природы, требуют промежуточного преобразования перед вводом информации от них в микропроцессор.

Для этой цели в системе используется БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4. Микросхема К572ПВ4 аналого-цифровой системы (АЦС) сбора данных предназначена для преобразования аналоговых сигналов, поступающих по восьми параллельным каналам в цифровой код с последующим его сохранением в ОЗУ и считыванием во внешнем МП в режиме прямого доступа к памяти. Микросхема АЦС К572ПВ4 изготовлена по КМОП технологии. В основе ее лежит восьмиразрядный аналогово-цифровой преобразователь последовательного приближения. Кроме того, в состав микросхемы входят: восьмиканальный мультиплексор, ОЗУ на 64 бит с произвольной выборкой, буферные схемы с тремя устойчивыми состояниями, а также схема управления.

Система сбора данных обеспечивает непосредственное сопряжение с МП, имеющими как раздельные, так и общие шины адреса и данных. Управление К572ПВ4 осуществляется от МП логическими сигналами ТТЛ и КМОП уровней. Режим прямого доступа к памяти реализуется в соответствии с алгоритмом последовательной обработки аналоговых сигналов по восьми независимым входам.

Данная схема в составе проектируемой микропроцессорной системы задействует всего три входа из восьми по количеству датчиков положения объекта управления.

Полупроводниковая БИС функционально завершенного АЦП типа К111ЗПВ1 предназначена для применения в электронной аппаратуре в составе блоков аналогового ввода. Микросхема выполняет функцию аналого-цифрового преобразования однополярного или биполярного входного сигнала с представлением результатов преобразования в параллельном двоичном коде. Она содержит все функциональные узлы АЦП ПП. Выходные каскады позволяют считывать результат преобразования непосредственно на шину данных МП. Несколько АЦП могут обслуживать один МП и наоборот. По уровням входных и выходных сигналов АЦП сопрягается с цифровыми ТТЛ ИС.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7