Анотація
Робота містить 37 сторінки друкованого тексту,6 рисунків та таблицю.
В даній роботі розроблена система стабілізації постійної напруги з пропорційним мікропроцесорним регулюванням. Розроблена структурна, функціональна та принципова схема системи. Розраховані окремі вузли. Пристрій розглянутий та змодельованій як замкнута система автоматичного керування . Розроблена друкована плата пристрою. Розглянуті питання охороні праці та безпеки в надзвичайних ситуаціях.
Annotation
Thiswork contains 37pages of printed text,6 figures andone table.
In this work we developed a stabilization constant voltage proportional to the microprocessor control..Also structural, functional and schematic diagram of the system was constructed. The individualcomponents was calculated. The devicewasconsidered and modeled as a closed system of automatic control. Designed printed circuit boardof the system.Also in this work were examined questions of health and safety in an emergency.
Вступ
Розвиток промисловості і технологій багато в чому залежить від науки. Наукові дослідження в сучасному світі залежать від інформаційно-обчислювальних машин. Актуальним постає питання живлення пристроїв та елементів пристроїв. При цьому, проблеми перетворення енергії є актуальне значення, як збільшення напруги так і збільшення значення струму.
Тому напрямки розвитку розробок перетворення енергії так само розвивається успішно як мікропроцесорна техніка, хоча менш динамічно.
Одне не може існувати без іншого, так же як електронні пристрої без джерела живлення. Втрачається суть пристрою. Цьому легко переконатися: ПК живиться від мережі 220 В змінного струму, хоча МП споживає постійну напругу. Тобто більшість побутових електронних пристроїв мають у своєму складі перетворювачі енергії.
Окремо потрібно сказати про промисловість, тут застосовуються різноманітні пристрої, трансформатори, стабілізатори, коректори коефіцієнта потужності. Наукові лабораторії потребують особливі пристрої живлення і трансформації енергії. Аерокосмічна галузь та військо не менше заціплені в розвитку силових пристроїв.
Тому дана бакалаврська робота буде допомогою мені в розширенні поглядів та знань по даній спеціальності. Завдання досить типічне, але це не заважає розглянути деякі особливості курсу.
1 Аналіз технічного завдання
В процесі двох місяців роботи необхідно розробити систему стабілізації постійної напруги з пропорційним мікропроцесорним регулятором.
Завдання –особливий пристрій, який на виході даватиме струм в 10 А, при цьому значення напруги становитиме всього 5 В. Живлення від мережі 27 В.
Основними завданнями є розробка функціональної схеми системи, яка дає змогу більш наочно побачити та зрозуміти принцип дії системи загалом, представлення системи ланкою САК та запис структурної схеми замкненої САК, розробка принципової схеми та програми для мікроконтролера, яка забезпечує зчитування сигналу завдання та сигналів зворотнього зв’язку від давачів та формування сигналу керування об’єктом відповідно до заданого закону. Також одним із головних завдань, яку були представлені переді мною є розробка друкованої плати.
2 Вибір та обґрунтування структурної(функціональної) схеми
Структурна схема системи представлена на рисунку (2.1).
Рисунок 2.1– Структурна схема системи
У даній роботі описується тільки одна топологія понижуючого перетворювача - з фіксованою частотою перемикання, широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ, PWM), працює в режимі безперервних струмів і перетворює напругу з 27 до 5 В. Керувати перетворювачем буде мікроконтроллер, який через драйвер буде підключатися до силового ключа перетворювача. На мікроконтроллері я реалізую ШІМ —широтно-імпульсну модуляцію, для керування якого, дані будуть братися з перетворювача.
3 Пристрій як замкнута система автоматичного керування
Схема системи автоматичного керування
стабілізаціїпостійної
напруги з пропорційним мікропроцесорним
регулятором представлена на рисунку
(3.1).
Р - регулятор
ОУ - об’єкт управління
ЗВ -зворотній з’язок
Рисунок 3.1– Функціональна схема системи
Об’єктом управління в даному випадкуєпонижувач напруги.
Зворотній зв’язок використовується для отримання даних про те в якому стані знаходиться навантаження і для більш ефективного регулювання напруги на ньому.
В нашій системі в якості регулятора використовується П-регулятор, реалізованій за допомогою мікроконтролера.
Визначимо передатну функцію САК по керуванню. Для цього визначимо передаточні функції кожної ланки окремо.
Отже,передаточна функція об’єктауправління буде наступною:
(3.1)
А передаточна функція регулятора:
(3.2)
Передаточна функція розімкнутоїсистеми:
(3.3)
Передаточна функція замкнутої системи:
(3.4)
Розрахунок представлений в додатку Д.
Побудуємо залежність значень полюсів полюсів від коефіцієнту пропорційноїланки К. Вона показана на рисунку 3.2.
Рисунок 3.2 – Залежність полюсів від коефіцієнту пропорційної ланки К
З побудованого графіка слідує, що система
стійка при будь якому значенні
,
оскільки яке б значення ми не вибрали,
ми маємо від’ємне
значення р, тобто система стійка при
будь якому
.
Змоделюємо систему в програнному середовищі Мathlab Simulink. Модель наведена на рисунку 3.3.
Рисунок 3.3 –Схема моделювання системи
Прокомпілювавши проект на виході
отримаємо діаграму
перехідного процесу, зображену на
рисунку 3.4.
Рисунок 3.4 – Діаграма перехідного процесу
Дана крива дозволяєоцінити якість процесу керування. Як видно з результатів симуляціїперерегулюванняhmдорівнює0,3 В. Тривалість перехідного процесу tр дорівнює0,2 мс, що свідчить про непогану швидкодію нашоїСАК. Похибка регулювання лежить в межах 0.1В, щоєприйнятним показником пульсацій напруги на виході перетворювача.
4 Опис принципової схеми, вибір та розрахунок елементів схеми