Выбор датчика скорости

Для измерения частоты вращения двигателя используем тахогенератор ТМГ-30П («Микротех») с номинальной частотой вращения 4000 об/мин. Выбор данного устройства обусловлен его высокой надежностью, работоспособностью в жестких условиях эксплуатации. Схема устройства приведена на рис. 11.

Выбор датчика температуры

В процессе эксплуатации двигателя необходимо контролировать температуру корпуса, чтобы фиксировать перегревание корпуса.

Для контроля температуры выберем датчик ТСМ МЕТРАН-243 фирмы «Метран», работающий в диапазоне -50…+120^оС, содержащий один чувствительный элемент и предназначенный для измерения температуры поверхности твердых тел. Схема датчика ТСМ МЕТРАН-243 с удлинительными проводами приведена на рис. 12.

Выбор АЦП

В качестве аналого-цифрового преобразователя будем использовать 8-разрядный АЦП типа К1107ПВ4 («Симметрон»). Микросхема данного типа предназначена для преобразования входного сигнала в параллельный двоичный прямой код. Содержит 6000 интегральных элементов. Масса не более 22 г. Структурная схема АЦП и описание выводов приведены, соответственно, на рис. 13 и в табл. 1.

Предельно допустимые режимы эксплуатации микросхемы допускают: U_П1=4.75…5.25 В; U_П2= –5.46…–4.94 В; U_вх= –2. 6…2.6 В.

Выбор ЦАП

Выберем в качестве ЦАП микросхему К572ПА1, которая находит широкое применение в различной аппаратуре благодаря малой потребляемой мощности, высокому быстродействию и небольшим габаритам. Микросхема используется для преобразования прямого параллельного двоичного кода на цифровых входах в ток на аналоговом выходе, который пропорционален значениям кода и опорного напряжения. На рис. 14 числами обозначены: 1 – аналоговый вход 1; 2 – аналоговый вход 2; 5-12 – цифровые входы 2-9; 13, 14 – напряжение источника питания; 15 – опорное напряжение; 16 – вывод резистора обратной связи. Число разрядов К572ПА1 – 8.

Выбор остальных элементов системы

Будем также использовать операционные усилители типа 553УД2, тиристоры КУ101А отечественного производства, руководствуясь невысокой стоимостью указанных элементов и возможностью применения в условиях поставленной в курсовом проекте задачи. Выбранные составные части элементной базы обладают достаточной производительностью для выполнения требуемых функций.

Разработка функциональной схемы

Система управления скоростью вращения асинхронного двигателя построена на базе микроконтроллера КР1816ВЕ51. Функциональная схема системы приведена на рис. 15.

Разработка алгоритма работы и программы

Реализация алгоритма работы (рис. 16) предполагает уменьшение скорости вращения двигателя до заданного значения в случае его перегрева и отклонения от заданного значения скорости. Параметры, снимаемые с датчиков, поступают в АЦП, преобразуются в двоичный код и сравниваются с заданными значениями. Если значения не попадают в заданный интервал, выполняется подпрограмма корректировки скорости вращения с целью перехода в нормальный режим работы.

Для реализации выбранного алгоритма регулирования с помощью микроконтроллера была составлена программа на языке Ассемблер. Подобная программа может быть написана в среде ProView фирмы Franklin Software Inc, предназначенной для разработки программного обеспечения для однокристальных микроконтроллеров семейства Intel 8051. Текст программы приведен в Приложении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте была разработана система регулирования скорости вращения асинхронного двигателя на основе однокристального микроконтроллера 51-го семейства. Была разработана структурная схема, где в качестве отдельных блоков были выделены блок управления, асинхронный двигатель, датчик температуры, датчик скорости, а также регулятор скорости. В качестве объекта управления был выбран трехфазный асинхронный двигатель общепромышленного назначения. В качестве метода управления был выбран способ тиристорного регулирования скорости вращения двигателя (управления с помощью тиристорной пары) как наиболее простой и наименее дорогостоящий из применяющихся в подобных системах способов регулирования. В ходе выбора датчиков, АЦП, ЦАП, в основном, ставка делалась на недорогую отечественную продукцию, поскольку реализация любого проекта всегда требует серьезных материальных затрат. При этом выбранная элементная база удовлетворяет техническим концепциям построения системы. Была построена функциональная схема и блок-схема алгоритма функционирования, отображающие принцип работы всей системы в целом. Была написана программа реализации алгоритма на языке Ассемблер.

В настоящее время существуют множество разработок, посвященных решению поставленной в данном проекте задачи. Однако существующие жесткие стандарты требуют следования современным тенденциям, поэтому необходимы наиболее простые и эффективные пути решения при небольших материальных затратах. Спроектированная система представляет одно из многих конструктивных решений, выбранное в силу причин, описанных выше.