CC BY
178
8. OASIS // Википедия [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/OASIS (Дата обращения: 23.09.2017).
9. PhantomJS // Википедия [Электронный ресурс]. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/PhantomJS (Дата обращения: 23.09.2017).
Басалов Юрий Александрович, асп., basalov viiriiamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого
PODPS: STAGES OF CREATION AND PROBLEMS OF DEVELOPMENT
Yu.A. Basalov
In this paper, we review the stages of creation and development problems PODPS -Problem-Oriented Data-Processing Systems on number theory. The main emphasis is on the technical component of the system. The general architecture of the PODPS is considered, as well as the problem of effective promotion of PODPS in search engines.
Key words: information systems, internet technologies.
Basalov Yurij Alexandrovich, graduate student, basalov viiriiamail.ru, Russia, Tula, Tula State Pedagogical University of L.N. Tolstoy
УДК 621.3
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА БАЗЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
А.В. Чумаков, С.М. Афанасьева
Рассматриваются вопросы построения системы управления электроприводом постоянного тока без использования обратной связи на основе однокристального 8-битного RISC-микроконтроллер ATmega8 фирмы ATMEL с использованием широтно-импульсной модуляции.
Ключевые слова: управление, система, электропривод, микроконтроллер.
Рост степени интеграции в микропроцессорной технике и переход от микропроцессоров к микроконтроллерам со встроенным набором специализированных периферийных устройств сделали возможной замену аналоговых систем управления на системы прямого цифрового управления. Одним из направлений развития современной техники является разработка высокопроизводительных, компактных и экономичных систем управления.
Разработанная микропроцессорная система предназначена для управления электроприводами. Под прямым цифровым управлением понимается не только непосредственное управление от микроконтроллера, но и обеспечение возможности прямого ввода в микроконтроллер сигналов различных обратных связей с последующей программно-аппаратной
105
обработкой внутри микроконтроллера. Таким образом, система прямого цифрового управления ориентирована на отказ от значительного числа дополнительных интерфейсных плат и создание одноплатных контроллеров для решения задач управления.
Для построения современных систем управления электроприводами используются DSP-контроллеры, которые отличаются от обычных контроллеров тем, что имеют процессорное ядро с операциями умножения, деления и аппаратной поддержкой вычислений в плавающей точкой. Примером таких контроллеров являются TMS320F240 (Texas Instruments) и ADMCF343 (Analog Devices). Данные контроллеры могут быть использованы при построении систем управления электроприводами со сложными нелинейными законами обратной связи [1, 2, 3].
В электроприводе в настоящее время используются MOSFET, IGBT транзисторы, а также тиристоры. Непосредственно с вывода микроконтроллера можно управлять только ключами при небольших коммутируемых мощностях, а также при низких частотах. В связи с этим для управления ключом используются специальные схемы, называемые драйверами ключей.
Драйверы могут быть выполнены на дискретных элементах, либо в виде готовых микросхем. Выпускаются микросхемы для самых различных топологий преобразователей вплоть до полных трехфазных мостов.
Разработанное устройство представляет собой систему программного управления двигателем постоянного тока без использования обратной связи. Управление осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) напряжения, питающего двигатель. При данном способе управления в отсутствие нагрузки на валу двигателя скорость пропорциональна коэффициенту заполнения импульсов. Структурная схема системы приведена на рис.1.
Рис. 1. Структурная схема системы управления двигателем
постоянного тока
Ядром системы является однокристальный 8-битный ШЗС-микроконтроллер ATmega8 фирмы ЛТМБЬ [5]. Микроконтроллер осуществляет опрос клавиатуры и обработку нажатий клавиш, выдачу информации на ЬСБ-экран, а также формирование управляющих импульсов для
106
драйвера силового модуля. ЬСБ-экран содержит НБ44780-совместимый контроллер. Ввиду относительно небольшой несущей частоты ШИМ гальваническая развязка выполнена на оптопаре общего применения 4№5. Источник питания содержит два независимых источника +5В и +15В. Для этого используется трансформатор с 4 раздельными вторичными обмотками с напряжением 6,3В. Напряжения вторичных обмоток выпрямляются мостовыми выпрямителями и сглаживаются емкостными фильтрами. Для выработки каждого напряжения используются интегральные микросхемы линейных стабилизаторов. Подключение к сети осуществляется через стандартный трехпроводной разъем («евро-разъем») XI.
Структурная схема микроконтроллера ATmega8 приведена на
рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема микроконтроллера ATmega8 фирмы АТИБЬ
107
Данный микроконтроллер проводит прием информации по обратным связям через порт А. Дополнительно для съема информации об угловой скорости двигателя с тахометра в устройстве предусмотрен специальный вход от внутреннего 8-битного таймера. Для управления клавиатурой, индикатором, силовым блоком используются остальные порты - B, C, D. Блок ввода представляет собой набор из 8 клавиш, посредством которых осуществляются подготовка устройства к работе и работа с ним.
Силовой блок предназначен для непосредственного управления двигателем. Его можно приблизительно разбить на две основные части -устройство обеспечения передачи сигнала и коммутации.
Блок управления предназначен для обработки, преобразования, управления техпроцессом, анализа и т.п. Он представляет собой микроконтроллер ATMEGA8 и Е1А232-узел. Микроконтроллер ATMEGA8 - это представитель линейки ATMEGA микроконтроллеров фирмы ATMEL построенных по технологии RISC. Использует технологию Гарвард с разделенной памятью на блоки и шиной данных, микрокода. Процесс выполнения микрокода проходит в один этап, а во время выполнения текущей команды подгружается следующая, благодаря этому в этой серии микроконтроллеров достигнута высокая производительность.
На рис. 3 приведена схема подключения установки к стенду.
Рис. 3. Монтажная схема подключения микроконтроллера ATmega8
К разъемам питания подключается источник постоянного напряжения с напряжением, равным номинальному напряжению двигателя, либо меньшим. К клеммам выход (оиИ и ои12) подсоединяется двигатель. В зависимости от соединения будет изменяться направление вращения двигателя.
Для реализации ввода информации от клавиш используется последовательный метод. Опрос статуса клавиш происходит последовательно -от первой до восьмой. Выбор опрашиваемой клавиши производится с помощью двоично-десятичного дешифратора. Байт управления поступает на вход микросхемы 155КП7, которая включает в свой состав дешифратор и коммутатор, в результате чего происходит выбор клавиши. Текущая ин-
108
формация о состоянии клавиши (нажата, нет) передается в блок управления с входа коммутатора. В каждый момент времени доступна только одна из восьми клавиш.
Реализация данного способа в коде реализуется с вектором прерывания восьмибитного таймера микроконтроллера ATMEGA8. Период опроса установлен на время около 10 мс. Благодаря этому происходит предотвращение проникновения фальшивого сигнала, (дребезг контакта), что позволяет не вводить дополнительных корректирующих звеньев.
Для работы используются клавиатура и LCD-индикатор. Верхняя строчка меню предназначена для информирования пользователя о текущем пункте меню, либо для отображения основных сообщений. Нижняя строчка предназначена для информирования пользователя о текущем пункте подменю либо информации о подтверждении ввода, либо иной дополнительной информации.
В режиме работы верхняя строчка меню информирует пользователя о текущей характеристике: текущая скорость вращения вала ротора, напряжения подаваемого на обмотку якоря и т.д. Вторая строчка отображает информацию о численном значении текущей характеристики.
Для работы с пользовательским интерфейсом используются восемь клавиш. Запуск и останов устройства возможен только по нажатию соответствующих кнопок «пуск» и «стоп».
Основные характеристики системы
1. Реализована на основе однокристального микроконтроллера.
2. Обеспечивает плавное регулирование скорости двигателя.
3. Задание может быть установлено как с клавиатуры, так и с персонального компьютера.
4. Силовой модуль выполнен на IGBT-транзисторе с управлением от интегрального драйвера.
5. Схема управления гальванически развязана от силового модуля.
6. Напряжение питания двигателя не более 200 В, максимальный ток не более 10 А.
7. Питание схемы управления осуществляется от сети переменного тока 220 В±10 %, 50 Гц.
Список литературы
1. AN-950: Transformer-Isolated Gate Driver. [Электронный ресурс]. URL: http://www.irf.com (Дата обращения 10.10.2017).
2. Switchmode Power Supply Reference Manual. [Электронный ресурс] URL: http://www.onsemi. com (Дата обращения 10.10.2017).
3. AN-843D. A Review of Transients and Their Means of Suppression. [Электронный ресурс]. URL: http://www.onsemi.com (Дата обращения: 10.10.2017).
4. Atmel A Tmega 8A. [Электронный ресурс]. URL: http : //www.atmel. com (Дата обращения 10.10.2017).
109
Чумаков Александр Виссарионович, канд. техн. наук, доц., swetla-ш.afanaseva@mail. т, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Афанасьева Светлана Михайловна, канд. техн. наук, доц., swetla-ш.afanaseva@mail. т, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM BASIS ON THE MICROCONTROLLER
A. V. Chumakov, S.M. Afanaseva
The article is consider the construction of electric motor drive control system without feedback based on the ATMega8 chip 8-bit ATMega8 microcontroller from ATMEL using wide-pulse modulation.
Key words: control, system, electric drive, microcontroller.
Chumakov Alexsandr Vissarionovich, candidate of technical sciences, docent, swet-lana. afanaseva@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Afanaseva Svetlana Mihaylovna, candidate of technical sciences, docent, swetla-na. afanaseva@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 539.374
МОДЕЛЬ ОСЕСИММЕТРИЧНОГО УСТАНОВИВШЕГОСЯ ТЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ТРЕСКА В КОНИЧЕСКОМ КАНАЛЕ
О.В. Боницкая, С.В. Зотова
На основании инвариантного условия совместности для девиаторной составляющей тензора напряжений, дается постановка задач осесимметричного течения идеально пластической среды в рамках условия полной пластичности Треска, рассматривается течение в сходящемся коническом канале, на границе которого задаются касательные напряжения. Получено дифференциальное уравнение первого порядка, описывающее распределение касательных напряжений в движущейся среде, соответствующей условию полной пластичности. Исследована задача о достижении касательными напряжениями максимального значения на заданной граничной поверхности канала. Определен угол раствора канала, начиная с которого это значение достижимо.
Ключевые слова: осесимметричное установившееся течение, идеально пластический материал, условие полной пластичности, сходящийся конический канал, напряжение, деформация.
Используя уравнения идеальных течений, можно заранее определять оптимальные геометрические параметры инструмента для различных операций обработки металлов давлением, что имеет большое практическое значение. Также данные решения хорошо подходят для отладки компьютерных программ в качестве тестовых.
110
