ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ

ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"ВОЛЖСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.Н. ТАТИЩЕВА"

(ИНСТИТУТ)

Кафедра “Управление качеством в образовательных и производственных

системах"

ИНДЕКС: СД.06

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

________________ А.Д. Немцев

“_____“ ______________ 2010 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к курсовому проектированию по дисциплине

"Информационные устройства и системы в мехатронике"

для студентов специальности 220401.65

Тольятти 20010

Тетенькин Ю.Г. Методические указания к курсовому проекту "Разработка системы сбора данных с распределенным интеллектом" по дисциплине "Информационные устройства и системы в мехатронике" для студентов специальности 220401.65 "Мехатроника". – Тольятти: ВУиТ, 2010. – 34с.

_{Методические указания выполнены в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта специальности 22401.65 "Мехатроника"}

Утверждено на заседании кафедры "Информатика и системы управления"

протокол № ___ от "___"_______________ 2010 г.

зав. кафедрой, д.т.н., профессор С.В.Краснов

Одобрено Учебно-методическим советом университета

от "___"_______________ 2010 г. протокол № _____

Председатель _______________________

© Волжский университет им. В.Н. Татищева

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение 3

Задание на курсовой проект 3

Требования к оформлению курсового проекта 4

1 Анализ структурных схем систем бора данных 6

2 Функциональный состав устройств допускового контроля 9

3 Преобразователи  нормализаторы напряжения постоянного тока 13

3.1 Пример расчёта делителя 15

3.2 Алгоритм расчёта делителя напряжения 17

4 Расчет усилителей-нормализаторов 18

4.1 Расчёт усилителя постоянного тока 20

4.2 Расчет усилителей переменного напряжения 23

5 Амплитудные выпрямители 24

6 Выпрямители среднего значения 28

7 Выбор интерфейсов управления и обмена данными 29

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 33

Введение

В настоящее время в промышленном производстве широкое применение находят системы сбора данных, с помощью которых в компьютеры и системы управления вводится разнообразная информация о состяниии объектов и их перемещении, о параметрах различных технологичнеских процессов и т.д. Устойчивой тенденцией при построении таким систем сбора является испоользование "распределенного интеллекта", т.е. отсутствия единого управляющего модуля. Все опрерации по сбору данных, их обработке, хранению и передаче в общую информационную сеть усуществляется с помощью управляющего микроконтроллера системы сбора.

Задание на курсовой проект

Для курсового проектирования предлагается разработать и рассчитать электрическую схему платы сбора данных, осуществляющую контроль за текущими параметрами объекта и нахожденнии их в заданных пределах (допусках). В случае выхода хотя бы одного контролируемого параметра за пределы допуска устройство должно сформировать сигнал отказа.

Тип разрабатываемой аппаратуры и характеристики контролируемых сигналов определяются по таблицам 1-3. Конкретный вариант для разработки согласовывается с преподавателем.

Устройство должно содержать разъём для подключения, электронную схему допускового контроля, схему индикации номера отказавшего канала и источник питания. Источник питания подробному расчёту не подлежит. Можно использовать готовую схему или напряжение с диагностического разъёма (если это возможно).

Для индикации результатов контроля желательно использовать малогабаритные индикаторные устройства. Расшифровка показаний индикаторных элементов не должна вызывать затруднений у пользователя.

Система сбора данных должна обеспечивать в автоматическом режиме непрерывный или периодический контроль параметров. Однократный контроль недопустим из-за низкой его достоверности. Схема должна обеспечивать контроль отклонения параметров сигналов на ±10 % с точностью не хуже 5 %. Входное сопротивление устройства должно быть не мение 10 кОм/В.

При проектировании устройства необходимо использовать современную элементную базу (микроконтроллеры, специализированные ИС, трансиверы интерфесов и пр.). Желательно стремиться к снижению стоимости устройства и его массогабаритных показателей. Также следует обратить внимание на эксплуатационные, эргономические показатели и технику безопасности.

Требования к оформлению курсового проекта

Курсовой проект оформляется в виде пояснительной записки 20-25 листов и принципиальной электрической схемы формата А1 с перечнем элементов, выполненных в соответствиями с требованиями ЕСКД.

Пояснительная записка должна содержать:

1. Техническое задание на курсовой проект.

2. Функциональную схему разрабатывемого устройства с ориентировочным распределением погрешности контроля по основным узлам.

3. Принципиальную электрическую схему с перечнем используемых элементов.

4. Обоснование выбора радиокомпонентов и расчёт суммарной погрешности каждого канала контроля.

Таблица 1 – Контролируемые параметры системы управления роботом (интерфейс CAN - четные и Ethernet - нечетные)

Вариант	Напряжение постоянного тока, U [В]	Напряжение постоянного тока, U [мВ]	Напряжение сети fс=50 Гц, Uск [В]	Напряжение fс=40 кГц, U [мВ]	Постоянный ток, I [мА]	Частота сигнала синусоидальной формы Ua= 200 мВ, Гц
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	100 150 200 250 300 350 400 450 500 550	250 100 50 300 150 120 86 140 160 180	220 6,3 110 127 6,3 220 127 110 220 127	110 200 300 150 250 210 290 190 200 100	15 100 50 30 35 40 45 35 25 20	12500 9500 32000 15000 400 22000 14000 220 50 3400

Таблица 2 – Контролируемые параметры системы диагностики мехатронной системы (интерфейс USB четные и RS-232 - нечетные)

Вариант	Напряжение постоянного тока, U [В]	Напряжение постоянного тока, U [мВ]	Напряжение сети fс=50 Гц, Uск [В]	Напряжение fс=30 кГц, U [мВ]	Постоянный ток, I [мА]	Частота сигнала прямоугольной формы Ua= 500 мВ, Гц
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	10 15 20 25 30 35 40 45 50 55	25 10 5 30 15 12 35 40 60 80	127 110 220 127 110 127 6,3 220 220 6,3	120 240 190 260 130 210 350 150 270 290	10 30 45 35 25 35 40 20 110 50	2500 8500 2000 15000 3400 22000 17000 2500 500 3300

Таблица 3 – Входные сигналы интерфейсной схемы ПСД системы управления технологическим оборудованием (интерфейс ZiBee – четные и Bluetooth- нечетные)

Вариант	Напряжение постоянного тока, U [В]	Напряжение постоянного тока, U [мВ]	Напряжение сети fс=50 Гц, Uск [В]	Напряжение fс=20 кГц, U [мВ]	Постоянный ток, I [мА]	Частота сигнала треугольной формы Ua= 1 В, Гц
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	12 15 22 27 33 38 44 49 55 560	250 100 35 30 600 180 125 420 350 20	127 110 220 6,3 127 220 220 6,3 127 110	150 270 290 100 240 170 300 260 130 200	2500 235 140 320 110 1000 3500 450 350 500	3500 6500 200 1500 23000 12000 17000 500 7500 2800