Основные понятия и определения.

Интегрированными – называют такие системы (подсистемы) проектирования (ИСП) или управления (ИСУ), которые являются частью некой более крупной системы (надсистемы), лежащей в основе любого современного предприятия. Такие системы представляют собой сложные аппаратно-програмные комплексы и сопровождают весь цикл разработки изделий — от выработки концепции до создания опытного образца и запуска его в производство. Тем самым значительно ускоряется процесс создания новой продукции без ущерба качеству. Поэтому сейчас без ИСП и АСУ не обходится ни одно современное предприятие.

В процессе проектирования важным этапом является процесс моделирования, то есть расчет основных параметров изделия с использованием математических моделей.

Система схемотехнического проектирования Micro-Cap представляет собой программу, которая позволяет с помощью персонального компьютера выполнять анализ проектируемых аналоговых и цифровых электрических схем. Возможен анализ переходных процессов и частотных характеристик.

Использование при проектировании средств автоматизации позволяет снизить временные затраты при подготовке конструкторско-технической документации.

Система схемотехнического проектирования PCad представляет собой программу, которая позволяет с помощью персонального компьютера создавать графический вид проектируемых электрических схем и трассировку печатных плат.

Составной частью любого ИСУ являются различные: датчики (давление, температура и т. д.), исполнительные устройства (манипуляторы, конвейеры, и т. д.). Для их управления от центральной системы применяются специальные устройства – микроконтроллеры. Они состоят из: арифметико-логического устройства (АЛУ), памяти программ и памяти данных, интерфейса, тактового генератора. На их основе возможна реализация различных устройств, предназначенных как для сбора данных (опрос датчиков), так и для управления различными электрическими механизмами (приводами). Кроме того, микроконтроллеры позволяют формировать временные задержки различной длительности.

Кроме микроконтроллеров в системах автоматики нашли широкое применение программируемые логические интегральные схемы – ПЛИС. Это перепрограммируемые микросхемы с большой степенью интеграции, содержащие до нескольких сотен тысяч эквивалентных вентилей (ячеек). Двадцать эквивалентных вентилей образуют макроячейку. На ее основе можно реализовывать, например, D – триггер или элементы И, ИЛИ, НЕ. Применение подобных микросхем позволяет сократить размеры устройств, их энергопотребление, а так же упростить процесс настройки.

Автоматизированные системы управления (АСУ) являются неотъемлемой частью любого современного предприятия. В состав АСУ входит множество устройств контроля, подключаемых к ЭВМ, которая в свою очередь, формирует сигналы управления различными устройствами и механизмами. От точности и стабильности функционирования таких устройств, обслуживающих, например, какой-либо технологический процесс, зависит качество выпускаемого продукта и его надежность.

Лабораторная работа 1

Исследование системы автоматизированного моделирования Micro-Cap

Цель работы

Ознакомиться с системой схемотехнического проектирования Micro-Cap. Изучить назначение основных функций и клавиш панели управления. Научиться пользоваться графическим интерфейсом системы. Приобрести навыки выбора и постановки элементов для создания различных схем, задание их параметров. Уметь создавать при помощи графического редактора электрические схемы.

Задание на работу

Ознакомиться с графическим редактором и назначением основных кнопок. Создать при помощи графического редактора простую электрическую схему.

Порядок выполнение работы

Для выполнения работы необходимо:

Загрузить программу Micro-Cap.
В открывшемся окне нажать последовательно клавиши: Component, Analog Primitives, Passive Components.
Затем выбрать необходимый элемент: конденсатор, резистор, индуктивность и т.д.
Для упрощения выбора необходимого элемента его можно вызвать путем нажатие на клавишу непосредственно на верхней панели окна программы.
Для соединения отдельных элементов между собой служит клавиша «» или «/», расположенные на верхней панели программы.
Для наблюдения формы сигнала в любой точке схемы служит графический режим активизируемый клавишей Analysis.
В открывшемся окне задается временные интервалы и точки наблюдения.
Изобразить простейшую электрическую схему, состоящую из пассивных элементов (сопротивления, емкости, индуктивности).

Содержание отчета

Отчет должен содержать таблицу соответствия клавиш панели управления программы и выполняемых ими функций, а так же рисунок простейшей схемы, с расположенными на ней элементами и соединениями между ними.

Работа завершается выводом.

Лабораторная работа 2

Моделирование узлов РЭА

с помощью Micro-Cap