Geum.ru

Выпускной работы

Вид материалаРеферат

Содержание


Постановка задачи
Разработка иммобилизатора Разработка структурной схемы
Выбор элементной базы
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Постановка задачи


Исходя из требований, предъявляемых к иммобилизатору, необходимо разработать устройство, имеющее следующие технические параметры (приведены в таблице 6).

Таблица 6 – Параметры иммобилизатора

Напряжения питания мобильного объекта
до 15 В

Количество коммутируемых каналов управления
2

Предельное расстояние дистанционного отключения

10 м

Время срабатывания
не более 1 сек

Время автономной работы
не менее 2 часов

Габариты не должны превышать
20*100*100 мм

Вес не более
0.1 кг

Тип разъемов для подключения коммутируемых каналов управления
WF-5/HU-5



  1. Разработка иммобилизатора

  1. Разработка структурной схемы


Использование описанного выше подхода с интеграцией иммобилизатора в систему управления роботом в проекте Феникс-3 невозможно, поскольку в случае ее отказа иммобилизатор также не сработает. Применение сетевой структуры иммобилизатора при использовании многих роботов имеет смысл, только если сеть иммобилизатора не будет связана с сетью управления.

Обездвиживание мобильного объекта можно осуществить путем коммутации цепей питания или цепей управления двигателями.

Первый способ более надежен и универсален, т.к. в случае коммутации питания конструкция иммобилизатора не будет привязана к конкретному типу мобильного объекта. Однако в этом случае приходится коммутировать больший ток (в случае робота Феникс-3 до 100 А), что потребует дополнительного охлаждения коммутирующих элементов (реле или силовых транзисторов). Для этого могут использоваться радиаторы, которые могут дополняться кулерами для уменьшения их размеров и более эффективного охлаждения, возможно использование жидкостной системы охлаждения. Зачастую габариты мобильных устройств, в том числе робот Феникс-3, не позволяют разместить в них требующуюся систему охлаждения. Поэтому был выбран вариант коммутации цепей управления.

С учетом вышесказанного была предложена структурная схема иммобилизатора, представленная на рисунке 10



где УСО – устройство сопряжения с объектом.

Рисунок 10 – Структурная схема иммобилизатора

Приведем краткое описание принципа действия предложенной схемы.

Каналообразующая аппаратура обеспечивает дистанционную связь с мобильным объектом. Она состоит из пульта управления и приемно-исполнительного устройства. По команде оператора с пульта управления посылается сигнал обездвиживания мобильного устройства на приемно-исполнительное устройство по радиоканалу. Приемно-исполнительное устройство принимает сигнал и выдает команду обездвиживания на УСО, которое коммутирует цепи управления двигателями мобильного объекта с помощью реле.

  1. Выбор элементной базы


Было принято решение сделать каналообразующую аппаратуру на основе БПУ-07М – мастер-устройства системы цифрового дистанционного управления ЦСДУ-2 , внешний вид которого представлен на рисунке 11. Он представляет собой малогабаритное устройство с автономным питанием, содержащее радиомодем, реализованный на микросхеме CC1100 [10] и контроллер интерфейса, реализованный на микроконтроллере PIC18F2320 [11]. БПУ-07М снабжено двумя кнопками, сдвоенным светодиодом и микромотором. Вместо слэйв-устройства ЦСДУ-2 БПУ-07S в качестве приемно-исполнительного устройства было принято решение взять второе мастер-устройство ЦСДУ-2, т.к. только оно имеет собственный корпус.



Рисунок 11 – Внешний вид мастер-устройства системы цифрового дистанционного управления ЦСДУ-2

Эксплуатационные характеристики ЦСДУ-2 приведены в таблице 7.


Таблица 7 – эксплуатационные характеристики ЦСДУ-2

Номинальное расстояние между объектом с БПУ-07С и БПУ-07М в пределах прямой видимости, не более
15 м

Мощность излучаемого радиосигнала
10 мВт

Питание малогабаритного двухкнопочного пульта дистанционного управления осуществляется от малогабаритного Li-Pol аккумулятора с номинальным напряжением питания
3,7 В

Срок службы Li-Pol аккумулятора при соблюдении правил эксплуатации
2 года

Тип индикации на пульте дистанционного управления:
  • Светодиодная (зеленый-красный-оранжевый)
  • Виброиндикация (возможно отключение)

Габариты малогабаритного пульта дистанционного управления
не более 55*35*20 мм


В качестве коммутирующего элемента целесообразно использовать нормально-замкнутое реле. В нашем случае нужно сигнальное реле для монтажа на печатную плату. Это может быть электромагнитное, герконовое или твердотельное реле. Было принято решение использовать твердотельное реле, так как в этом случае не потребуется использовать дополнительные элементы для гальванической развязки и демпфирующие диоды, включаемые параллельно катушке реле.

Выберем реле КР293КП5А, его параметры приведены в таблицах 8 и 9.


Таблица 8 – Предельно допустимые режимы эксплуатации реле КР293КП5А

Параметр
Обозна­чения
Единицы измерения
Минимум
Максимум
Примечание

Коммутируемое напряжение
U ком
В
-60
60
-

Коммутируемый ток
I ком
мА
-
250
-

Входной ток
I вх
мА
5
25
-

Импульсный входной ток
I вх.и.
мА
-
150
tи=100 мкс

Входное обратное напряжение
U вх.обр.
В
0
3.5
-

Температура окружающей среды
Т о
°С
-45
85
-

Температура пайки
Т п
°С
235±5
1.5 мм от корп. 2 с


Таблица 9 – Электрические параметры реле КР293КП5А

Параметр
Обозна­чения
Единицы измере­ния
Мини-

мум
Типовое
Макси­мум
Режим измерения

Входное напряжение
Ubx
В
1.1
1.2
1.8
I вх=10 мА

Выходное сопротивление
Rвых.
Ом
-
4
5
I вх=0 мА, I ком=250 мА

Ток утечки в закрытом состоянии
I ут.вых.
мкА
-
0.1
10
I вх=5 мА, U ком= ± 60 В

Время включения
T вкл.
мс
-
0.5
2
Rh=1 кОм, Ukom=50B, 1вх=10 мА

Время выключения
T выкл.
мс



0.1
2
Rh=1 кОм, Ukom=50B,
I вх=10 мА




Продолжение таблицы 9

Параметр
Обозна­чения
Единицы измере­ния
Мини-

мум
Типовое
Макси­мум
Режим измерения

Выходная емкость
С вых
пФ
-
150
-
I bx=0, U kom=0, F=1 мГц

Напряжение изоляции
U из
В
1500
-
-
1 мин, RH<50%

Сопротивление изоляции
R из
Ом
1012
-
-
Uиз=500 В

Проходная емкость
С пр
пФ
-
-
5



Как можно видеть, параметры реле КР293КП5А полностью удовлетворяют нашим требованиям.