курсовая работа / Осн. мет. опис. тех. устр. и прогр. продуктов (Калинина А. В.) / Блок разгона

Блок разгона-торможения Т-Ты P^^^SZl

тельность импульсов обоих одновибра-

рОТОра Ш 3 Г О В О Г О торов должна быть мен^е паузы между

импульсами входной последовательно-

О П СХ М~Т ПЛПОМГОТОПа ^с'^и- Импульс с прямого выхода однови-

vJJICTIVI \J\J l\tiV\\ a I СГЛ>1 оратора DD8.1 поступает на выход бло­ ка, а с прямого выхода одновибратора

В. ДЕМОНТОВИЧ, Г. Киев, Украина DD8.2 записывает состояние счетчика

DD9 (код времени разгона— горможе-

В качестве исполнительных устройств в различных аппаратах ния) в счетчик DD5 По спаду импульса

все чаще применяют шаговые электродвигатели, обеспечиваю- с прямот выхода одновибратора DD8.2

щие высокую точность позиционирования рабочего звена. Такой число накопленное счетчиком DD9.

электродвигатель питают импульсным током, вырабатываемым увспичив.кмсч на единицу Этим лакан специальным электронным блоком. Один из вариантов подобно- 'нид'еюя цикл работы блока

-г - Следующий импульс на выходе петк¹-

го блока, рассчитанный на повышенную точность выполнения ко- _носа ,^ _{счетчика D}^y_D5 г_{1удег сф0рми}р_О.

манд, описан в этой статье. _{ван че}р_ез число импульсов входной по­ следовательности, равное N.. = 15- К, где

ля повышения оперативности и точ- Как только низкий уровень на входе К - десятичный эквивалент двоичного ко-

ности перемещения звеньев меха- П/С сменится высоким, узел на элемен- да времени разгона—торможения. Далее

низма, приводимого в движение luaro- TaxVDI, С1. DD2.1, DD2.2 формирует ус- цикл повторится, но теперь импульс пере-

вым электродвигателем, в его элек- тановочный импульс, который переведет носа сформируется через число входных

тронный блок управления вводят уст- в нулевое состояние триггер управления импульсов N, = N. + 1 и т. д. Поэтому на вы-

ройство разгона—торможения ротора. DD6.3, DD7.3 (низкий уровень на выходе ход блока будут поступать импульсы с пе-

Основой такого устройства обычно слу- элемента DD6.3) и счетчик DD5, а в счет- риодом, уменьшающимся на время жит генератор, управляемый напряже- чик DD9 внесет двоичный код времени 1

нием. Однако большую временную ста- разгона—торможения. Нулевое состоя- Т_П„_Г) = —■- в каждом цикле, бильность позволяют получить цифро- ние триггера управления DD6.3, DD7.3 ""'

вые блоки управления. Схема одного из определяет режим разгона. Когда счетчик DD9 зафиксирует со-

вариантов цифрового блока изображе- Высокий уровень на входе П/С также стояние 1111, дешифратор DD3.1 раз-

на на рисунке. разрешает установку в единичное состо- решит установку трип ера управления

]1ри низком уровне сигнала на входе яние триггера синхронизации DD1.1 по DD6.3, DD7.3 в единичное состояние

П/С (Пуск—Стоп), высоком на входе Р/Т спаду импульсов на входе F_nep. Импульсы и тем самым остановит дальнейший

(Разгон—Торможение) и наличии им- проходят на вход+1 счетчика DD5. счет импульсов счетчиком DD9 по входу

пульсов движения на входе F,,,.,, блок вы- С приходом на этот вход пятнадцато- +1, счетчик сохранит достигнутое состо-

ходных импульсов не вырабатывает — го импульса счетчик формирует на вы- яние 1111. Теперь в каждом цикле

эта ситуация соответствует режиму Стоп. ходе >15 сигнал переноса, запускаю- в счетчик DD5 будет записываться это

состояние, и на выход блока будут по- По фронту выходного импульса устрой- При очередной смене уровней на­ ступать импульсы с частотой F,,,.,,. Иначе ства сравнения узел на элементах VD2, пряжения на входе П/С запуск электро- говоря, этап разгона ротора шагового С2, DD11.1, DD11.2, DD10.6 сформиру- двигателя с этапами разгона и тормо- элекгродвигателя завершится. ет импульс, который обнулит счетчик жения ротора повторится.

Высокий уровень на входе П/С нуж- DD9. Нулевое состояние этого счетчика Расчет времени разгона можно вы-

но поддерживать в течение всего вре- в каждом цикле будет записываться полнить по формуле

мени работы электродвигателя. в счетчик DD5 и на выход блока начнут t,,_a, = 0,5Т_п|,_р[30+(16+К)(15-К)],

Как только высокий уровень на вхо- поступать импульсы с частотой а времени торможения

де Р/Т блока сменится низким, начнет- р т_ш|, = 0,5Т_|(1|р (16+К) (15-К),

ся этап торможения ротора. Импульсы ""'' — так завершается этап торможения Время разгона можно изменять от

переноса с выхода счетчика DD5 будут ¹^ 135Т_пе„ до 15Т_пер, а время торможе-

поступать на вход -1 счетчика DD9 ротора электродвигателя. ния — от 120Т„_ер до 0. Максимальное

и его состояние с каждым циклом бу- При одновременном изменении значение времени соответствует коду

дет уменьшаться на единицу, а на вы- сигнала на входах П/С_(с высокого на 0000, а минимальное — 1111.

ход блока будут поступать импульсы низкий уровень) и Р/Т (с низкого на В блоке можно использовать микро-

с увеличивающимся на Т,,..,, периодом высокий) заканчивается режим вра- схемы серий 155, 555, 1533 исполнений

в каждом цикле. щения ротора. ^Низкий уровень сигна- К, КР, КМ. Диоды — любые низковольт-

Когда счетчик достигнет состояния, ла со входа П/С разрешает установку ные импульсные.

равного коду времени разгона—тормо- триггера синхронизации DD1.1 в нуле- Емкость конденсаторов СЗ и С4,

жения. устройство сравнения DD4 риз- вое состояние, что блокирует прохож- указанная на схеме, соответствует

решит установку триггера управления дение импульсов F,,,.,, на вход +1 счет- максимальному значению частоты

DD6.3, DD7.3 в нулевое состояние. Это чика DD5 и соответственно приводит F,,,,,, — 50 кГц.

в свою очередь запрети! прохождение к отсутствию импульсов на выходе

ИМПУЛЬСОВ на ВХОД -1 счетчика DD9 блока. Редактор - Л .Ломакин, графины - Л .Ломакин

^эхолот

И. ХЛЮПИН, г. Долгопрудный Московской обл.

Предлагаемый вниманию читателей эхолот может быть использо­ван для определения рельефа дна и измерения глубины водоемов, поиска затонувших предметов, а также нахождения наиболее пер­спективных мест для рыбной ловли. Прибор весьма прост в налад­ке, удобен в эксплуатации и не требует калибровки.

Эхолот предназначен для измерения бое излучение акустической энергии в воду

глубины водоемов на четырех пределах: приводит к интенсивной реверберации,

до 2,5; 5; 12,5 и 25 м. Минимальная измеря- т. е. многократному отражению ультразву-

емая глубина — 0,3 м. Погрешность показа- кового сигнала от дна и поверхности воды,

ний не превышает 4 % верхнего значения на Поэтому на малых глубинах могут быть лож-

любом пределе измерения. В приборе пре- ные срабатывания узла регистрации эхо-

дусмотрена временная автоматическая ре- сигналов. Благодаря ВАРУ существенно

гулировка усиления (ВАРУ), позволяющая улучшается работа прибора при измерении

изменять коэффициент его усиления в те- глубины в интервале 0,3...3 м. чение каждого цикла измерений от мини- В качестве индикатора в эхолоте ис-

мального до максимального и, таким обра- пользуется линейная шкала глубины, состо-

зом, повышающая помехоустойчивость. ящая из 26 светодиодов, на которой может

Необходимость ВАРУ вызвана тем, что лю- индицироваться до четырех отраженных

сигналов, а также вспомогательная шкала из четырех светодиодов, отображающая пределы измерения. Период обновления информации на индикаторе — около 0,1 с, что позволяет легко отслеживать рельеф дна при движении. Дополнительно повыша­ет помехоустойчивость эхолота программ­ный импульсный фильтр, защищающий его от случайных помех. При включенном филь­тре на индикатор выводятся только те отра­женные сигналы, значения которых за пе­риод измерения (0,1 с) изменились не бо­лее чем на 1/50 от включенного предела из­мерения. Питается прибор от шести эле­ментов А316, причем его работоспособ­ность сохраняется при снижении напряже­ния до 6 В. Потребляемый ток лежит в пре­делах 7...8 мА (без учета тока через свето-диоды — по 10 мА на каждый горящий све-тодиод).

В эхолоте предусмотрена возможность оперативного переключения предела изме­рения, числа индицируемых отражений, а также регулировка эффективности ВАРУ. Импульсный фильтр при необходимости может быть отключен. Значения всех пара­метров могут сохраняться в памяти в режи­ме пониженного энергопотребления ("SLEEP"). В этом режиме потребляемый прибором ток составляет около 70 мкА, что практически не сказывается на сроке служ­бы элементов питания.

Эхолот состоит из четырех функцио­нально законченных узлов: генератора зон­дирующих импульсов, приемника, блока управления и блока индикации (рис. 1).

Принципиальная схема генератора зон­дирующих импульсов показана на рис. 2. Задающий импульсный генератор собран на микросхеме DD1. Он генерирует импуль­сы частотой 600 кГц, которая затем делится на два триггером на микросхеме DD2. На микросхеме DD3 собран буферный кас­кад, согласующий триггер с усилителем мощности, выполненным по двухтактной схеме на составных транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе Т1. С его вторичной об­мотки электрические колебания частотой 300 кГц поступают на пьезокерамический излучатель — датчик BQ1 и в виде ультра­звуковых посылок излучаются во внешнюю среду. Работа генератора разрешается при наличии уровня логического нуля на выво­дах 12,13 микросхемы DD1 и 4, 6 микросхе­мы DD2.

Разрешающий импульс длительностью 50 мкс приходит на генератор в начале каж­дого цикла измерения с устройства управ­ления (рис. 3). Все сигналы, необходимые для работы прибора, формируют однокрис­тальный микроконтроллер DD1 (АТ89С2051). Машинные коды управляю­щей программы, размещенной во внутрен­ней памяти программ микроконтроллера, приведены в таблице. Контрольные суммы подсчитаны по алгоритму "Радио-86РК".

На транзисторах VT1—VT4 выполнен стабилизатор на напряжение 5 В. Его харак­терные особенности — небольшой потреб­ляемый ток — 25 мкА и малое падение на­пряжения на регулирующем транзисторе — менее 1 В. Транзистор VT5 отключает пита­ние от приемника в режиме "SLEEP", что, как указывалось выше, снижает потребляе­мый ток.

Отраженный от дна импульсный сигнал принимается в промежутке между посылка­ми излучателем-датчиком и подается на вход приемника (рис. 4), где усиливается

В эхолоте использованы широко рас­пространенные детали. Катушка L1 генера­тора намотана на каркасе диаметром 5 мм с подстроечником 1000НН. Она содержит 110 витков провода ПЭВ 0,12. Трансформа­тор Т1 выполнен на кольцевом магнитопро-воде К16х8х6 мм из феррита М1000НМ. Первичная обмотка намотана в два провода и содержит 2x20, вторичная — 150 витков провода ПЭВ 0,21. Между обмотками про­ложен слой лакоткани. Катушки приемника намотаны на каркасах от контуров ПЧ (465 кГц) карманных приемников. Контурные ка­тушки L1, L3, L5 содержат по 90, а катушки связи L2 и L4 — по 10 витков провода ПЭВ 0,12. Можно использовать и готовые конту­ры ПЧ от карманных приемников 70 — 80-х годов, подобрав конденсаторы для получе­ния резонансной частоты 300 кГц.

Конденсаторы С1, С2 генератора и С5, С9, С13 приемника должны иметь малый

ТКЕ (не хуже М75), подойдут, например, нять это число от 1 до 4, что индицируется

конденсаторы КСО-Г, КМ-5,.КМ-6. Конден- мигающим светодиодом на шкале преде-

саторС1 приемника — К73-17. Светодиоды лов. При следующем нажатии на кнопку SB4

индикатора HL1—HL30 красного свечения включается режим установки степени ВАРУ,

прямоугольной формы, например которая также регулируется кнопками SB2

КИПМ01Б-1К. Полевые транзисторы VT2, или SB3 и индицируется мигающим свето-

VT4 стабилизатора (см. рис. 3) — КПЗОЗ, диодом на основной шкале глубины. Нажав

КП307 с любым буквенным индексом, на кнопку SB4 еще раз, можно выключить

но с напряжением отсечки не более 2 В. или включить импульсный фильтр помех

Микроконтроллер АТ89С2051 можно заме- также с помощью кнопок SB2 и SB3 соот-

нить на АТ89С51 или 87С51. При этом необ- ветственно. Наконец, четвертое нажатие на

ходимо учесть различия в нумерации выво- кнопку SB4 возвращает прибор в основной

дов. Отечественным аналогом 87С51 явля- режим переключения пределов.

ется КР1830ВЕ751. Применение микрокон- Во всех режимах на индикаторе глубины

троллера КР1830ВЕ31 с внешней памятью будут индицироваться отраженные импуль-

программ нецелесообразно, так как это су- сы (если они есть), причем, если глубина

щественно увеличит потребляемый ток больше установленного предела, в основ-

и габариты прибора. Подробно ознако- ном режиме будет мигать последний свето-

миться с внутренней структурой и системой диод индикатора глубины — HL26. Для за-

команд микроконтроллера можно в [1]. поминания выбранных режимов следует

К остальным деталям особых требований нажать и удерживать кнопку SB4 в течение

не предъявляется. примерно 2 с. После этого индикатор гас-

Все блоки эхолота могут быть смонтиро- нет и прибор переходит в режим понижен-

ваны на одной или нескольких печатных ного энергопотребления "SLEEP". Выход из

платах, размеры и конфигурация которых этого режима происходит при нажатии

определяются размерами имеющегося кнопки SB1 "Сброс". Однако, если нажато

в наличии корпуса, а также применяемыми SB1 в рабочем режиме, произойдет сброс

деталями. Приемник желательно смонти- всех параметров в исходное, записанное

ровать на отдельной плате "в линейку" в ПЗУ состояние.

и разместить в корпусе по возможности Убедившись в исправной работе микро­ дальше от устройства управления. контроллера, переходят к наладке генера- Для уменьшения нагрева прямыми солнеч- тора зондирующих импульсов. Вначале не- ными лучами корпус должен быть светлым. обходимо с помощью осциллографа убе-

Налаживание эхолота начинают с уста- диться в наличии отрицательного импульса

новки на выходе ста­билизатора устройст­ва управления напря­жения +5 В. Делают это с помощью резис­тора R5. При этом ми­кросхему DD1 следу­ет вынуть из панель­ки. После установки

микроконтроллера на место необходимо убедиться в работоспособности устройства управления и узла индикации.

После включения питания на индикато­ре должен светиться один из светодиодов дополнительной шкалы (HL27—HL30), ин­дицирующий предел измерения. Нажимая на кнопки SB2 "Вверх" и SB3 "Вниз", можно переключать пределы измерения. Одно­кратное нажатие на кнопку SB4 "Выбор" пе­реключает прибор в режим установки числа индицируемых отражений. Аналогично, на­жимая на кнопки SB2 и SB3, можно изме-

длительностью 50 мкс с периодом 100 мс на выводе Р1.0 микроконтроллера. Затем осциллопаф подключают параллельно из­лучателю датчику и наблюдают формируе­мые зондирующие импульсы. Их амплитуда может достигать 100 В. Опустив излучатель в сосуд сзодой глубиной не менее 40 см, можно наблюдать и отраженные импульсы. Вращая поцстроечник катушки L1, следует настроить 'енератор на резонансную час­тоту излучателя, ориентируясь по макси­мальной апплитуде отраженных импуль­сов. Ампли-уда первого из них может до­стигать 5... 0 В. Амплитуда же зондирую­щего импул>са практически не зависит от частоты.

Налаживание приемника начинают с ус­тановки режимов транзисторов по постоян­ному току в соответствии с указанными на принципиальной схеме.