Сучасні мікроконтролери
Технологія виготовлення блоку захисту трифазних двигунів. Функціональна схема мікроконтролера та його опис. Програмувальне блокування для безпеки програмного забезпечення. Аналіз умов експлуатації схеми електричної принципової і принцип її дії.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 09.02.2011 |
| Размер файла | 1,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
ЛУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра комп'ютерної інженерії
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з дисципліни «Комп'ютерна схемотехніка»
Тема : «Сучасні мікроконтролери»
Виконав:студент групи КСМc-21
Костенко Василь
Керівник: асистент Дудік О.В.
Луцьк 2010г.
ЗМІСТ
Вступ
1 АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ
1.1 Функціональна схема мікроконтролера та його опис
1.2 Опис пінів
1.3 Аналіз схеми електричної принципової і принцип її дії
1.4 Аналіз умов експлуатації
1.5 Аналіз елементної бази
1.6 Аналіз конструктивно-технологічних аналогів
ВИСНОВОК
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 28
ВСТУП
ATMEL - один з світових лідерів у виробництві широкого спектру мікросхем незалежної пам'яті, FLASH-мікроконтролерів і мікросхем програмованої логіки, узяла старт по розробці RISC-мікроконтролерів у середині 90-х років, використовуючи все свої технічні рішення, накопичені до цього часу.
Концепція нових швидкісних мікроконтролерів була розроблена групою розробників дослідницького центру ATMEL в Норвегії, ініціали яких потім сформували марку AVR. Перші мікроконтролери AVR ATtiny24 з'явилися у середині 1997 р. і швидко здобули розташування споживачів.
AVR-архітектура, на основі якої побудовані мікроконтролери сімейства ATtiny, об'єднує могутній гарвардський RISC-процесор з роздільним доступом до пам'яті програм і даних, 32 регістри загального призначення, кожний з яких може працювати як регистр- акумулятор, і розвинену систему команд фіксованої 16-біт довжини. Більшість команд виконуються за один машинний такт з одночасним виконанням поточної і вибіркою наступної команди, що забезпечує продуктивність до 1 MIPS на кожен Мгц тактової частоти. 32 регістри загального призначення утворюють регістровий файл швидкого доступу, де кожен регістр безпосередньо пов'язаний з АЛП. За один такт з регістрового файлу вибираються два операнди, виконується операція, і результат повертається в регістровий файл. АЛП підтримує арифметичні і логічні операції з регістрами, між регістром і константою або безпосередньо з регістром.
Регістровий файл також доступний як частина пам'яті даних. 6 з 32-х регістрів можуть використовуватися як три 16-розрядні регістри-покажчики для непрямої адресації. Старші мікроконтролери сімейства AVR мають у складі АЛУ апаратний помножувач.
Базовий набір команд AVR містить 120 інструкцій. Інструкції бітових операцій включають інструкції установки, очищення і тестування бітів.
Всі мікроконтролери AVR мають вбудовану FLASH-ROM з можливістю внутрішньо схемного програмування через послідовний 4-контактний інтерфейс.Периферія МК AVR включає: таймери-лічильники, широко-імпульсні модулятори, підтримку зовнішніх переривань, аналогові компаратори, 10-розрядний 8-канальний АЦП, паралельні порти (від 3 до 48 ліній введення і висновку), інтерфейси UART і SPI, сторожеой таймер і пристрій скидання по включенню живлення. Всі ці якості перетворюють AVR-мікроконтролери на могутній інструмент для побудови сучасних, високопродуктивних і економічних контроллерів різного призначення.
В рамках єдиної базової архітектури AVR-мікроконтролери підрозділяються на три підродини: Classic AVR - основна лінія мікроконтролерів з продуктивністю окремих модифікацій до 16 MIPS, FLASH ROM програм 2-8 Кбайт, ЕEPROM даних 64-512 байт, SRAM 128-512 байт; mega AVR з продуктивністю 4-6 MIPS для складних додатків, що вимагають великого обьема пам'яті, FLASH ROM програм 64-128 Кбайт, ЕEPROM даних 64-512 байт, SRAM 2-4 Кбайт, SRAM 4 Кбайт, вбудований 10-розрядний 8-канальний АЦП, апаратний помножувач 8х8; tiny AVR - низьковартістні мікроконтролери в 8-вивідному виконанні мають вбудовану схему контролю напруги живлення, що дозволяє обійтися без зовнішніх супервізорних мікросхем.
мікроконтролер блок захист схема
1 АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ
1.1 Функціональна схема мікроконтролера та її опис
Нижче на рисунку 1.1 представлена схема використаного в курсовому проекті мікроконтролера ATtiny24.
Рисунок 1.1 - Мікроконтролер ATtiny24
Близько 118 потужних інструкцій - більшість із них виконуються за один такт 32 х 8 робітників регістрів загального призначення.
Продуктивність, аж до 8 MIPS при 8 МГЦ.
Дані й енергонезалежна програмна пам'ять, SPI послідовний інтерфейс із підтримкою внутрісистемного програмування, ресурс запису/ стирання 1000 циклів:
8 Кбайт Flash- пам'яті з підтримкою внутрісистемного програмування (ISP) (ATtiny24);
4 Кбайт Flash- пам'яті з підтримкою внутрісистемного програмування (ISP) (ATtiny24);
512 байт EEPROM, ресурс запису/ стирання 100 000 циклів (ATtiny24);
512 байт EEPROM, ресурс запису/ стирання 100 000 циклів (ATtiny24);
Програмувальне блокування для безпеки програмного забезпечення. Периферія:
8- мі канальний, 10- ти розрядний АЦП;
Програмувальний послідовний UART;
Два 8- мі розрядних таймера/ лічильника з окремим попереднім дільником частоти.
Один 16- ти розрядний таймер/ лічильник з окремим попереднім дільником частоти з режимами порівняння, захоплення.
Програмувальний таймер, що стежить, з убудованим тактовим генератором.
Убудований аналоговий компаратор.
Три ШИМ каналу Спеціальні функції мікроконтролера:
Ланцюг ініціалізації при аварійному відключенні живлення;
Контролер реального часу (RTC) з виділеним тактовим генератором і режимом лічильника;
Зовнішні й внутрішні джерела переривання.
Режими зниженого енергоспоживання:
Спокою (Idle);
Економії (Save);
Відключення (Power Down) I/O:
32 програмувальні шини I/O;
Напруга живлення:
VCC від 4.0 У до 6.0 У для ATtiny24;
VCC від 2.7 У до 6.0 У для ATtiny24;
Градація по швидкодії:
Від 0 до 8 МГЦ (ATtiny24);
Від 0 до 4 МГЦ (ATtiny24);
ATtiny24 є 8- мі розрядними CMOS мікроконтролерами з низьким рівнем енергоспоживання, заснованими на вдосконаленої AVR RISC архітектурі. Завдяки виконанню високопродуктивних інструкцій за один період тактового сигналу, ATtiny24 досягають продуктивності, що наближається до рівня 1 MIPS на МГЦ, забезпечуючи розроблювачу можливість оптимізувати рівень енергоспоживання відповідно до необхідної обчислювальної продуктивності.
Ядро AVR містить потужний набір інструкцій і 32 робітників регістру загального призначення. Усі 32 регістра прямо підключені до арифметико - логічному пристрою , що забезпечує доступ до двом незалежним регістрам при виконанні однієї інструкції за один такт. У результаті, дана архітектура має більш високу ефективність коду, при підвищенні пропускної здатності, аж до 10 разів, у порівнянні зі стандартними мікроконтролерами CISC. ATtiny24 мають: 4 Кбайт/ 8 Кбайт Flash - пам'яті з підтримкою внутрісистемного програмування, 256/512 байт EEPROM, 256/512 байт SRAM, 32 лінії I/O загального призначення, 32 робітників регістру загального призначення, контролер реального часу (RTC), три універсальні таймери/ лічильника з режимами порівняння, програмувальний послідовний UART, 8- мі канальний, 10- ти розрядний АЦП, програмувальний таймер, що стежить, з убудованим тактовим генератором і програмувальний послідовний порт SPI для завантаження програм в Flash пам'ять, а також, три програмно обирані режими економії енергоспоживання. Режим очікування "Idle" зупиняє CPU, але залишає функціонувати SRAM, таймер/ лічильники, SPI порт і систему переривань. Режим економії енергоспоживання "Power Down" зберігає значення регістрів, але зупиняє тактовий генератор, відключаючи всі решт функції мікроконтролера, аж до наступного зовнішнього переривання, або до апаратної ініціалізації. У режимі економії нергоспоживання "Save", тактовий генератор таймера продовжує працювати, забезпечуючи користувачу функції таймера, у той час, як інша частина пристрою перебуває в стані спокою. Пристрої виробляються із застосуванням технологи енергонезалежної пам'яті з високою щільністю розміщення, розробленої в корпорації Atmel. Убудована Flash - пам'ять із підтримкою внутрісистемного програмування забезпечує можливість перепрограмування програмного коду в складі системи, за допомогою SPI послідовного інтерфейсу, або за допомогою стандартного программатора енергонезалежної пам'яті. Завдяки сполученню вдосконаленого 8- мі розрядного RISC CPU з Flash- пам'яттю з підтримкою внутрісистемного програмування на одному кристалі вийшли високопродуктивні мікроконтролери ATtiny24, що забезпечують гнучке й економічно- високоефективне рішення для багатьох додатків, що вбудовуються систем керування.
AVR ATtiny24 підтримуються повним набором програм і пакетів для розробки, включаючи: компілятори З, макроасемблери, отладчики/ симуляторы програм, внутрісхемні емулятори й набори для макетування.
1.2 Опис пінів
VCC - Живлення.
GND - Земля.
Port А (PA7..PA0) - порт А - 8-ми бітовий, двонаправлений порт введення висновку. Піни порту можуть використовувати внутрішнє джерело живлення (pullups для кожного піна окремо). Вихідний буфер порту А може живитися 20 мА і може управляти LED дисплеєм напряму. Порт А служить для підключення вхідних пристроїв до інтегральної схеми .
Port B (PB7..PB0) - порт B- 8-ми бітовий, двонаправлений порт введення висновку з внутрішнім живленням пінов. Вхідний буфер порту B може живитися 20 мА. Порт В використовується для різних спеціальних можливостей ATtiny24.
RESET - вхідний пін. Низький рівень сигналу протягом двох машинних тактів на цьому піне приводить до перезавантаження пристрою.
XTAL1 - вхід для інвертуючого генератора-підсилювача, а також вхід для внутрішньої схеми годинника.
XTAL2 - вихід для (inverting olscilator amplifier).
VCC через спеціальний low-pass фільтр. Щоб напруга відрізнялася від VCC не більше ніж на 0.4 В.
AREF - аналоговий управляючий вхідний сигнал для ADC (analog reference input).
AGND - якщо плата має окремий спеціальний вихід - “аналогову” землю, AGND повинен бути сполучений з нею. В інакшому випадку AGND з'єднується з GDN.
1.3 Аналіз схеми електричної принципової і принцип її дії
По функціональності схему електричну принципову можна розбити на наступні частини:
ь без трансформаторний блок живлення;
ь дільники напруги;
ь датчик температури;
ь мікроконтролер;
ь індикація роботи пристрою;
ь керування роботою двигуна.
Алгоритм роботи програми мікроконтролера показаний на малюнку 1.2. Після включення мікроконтролера виконується ініціалізація його регістрів і включається управляючий вихід. Під час пуску двигуна (або групи двигунів) можливі провали або скачки напруг у фазах, тому пристрій захисту по напрузі починає роботу через одну хвилину після включення двигуна. Затримка реалізована шляхом послідовного включення преддільника, таймера TMR0 і двох дільників, кожний з яких має коефіцієнт розподілу 30.
Далі послідовно виконуються вимірювання напруги фаз А, В, С. Після кожного вимірювання фаза перевіряється на обрив. Якщо зміряна напруга рівно нулю, то вихід відразу вимикається. Потім слідує перевірка значень зміряних напруг на вихід за межі діапазону 190...250 В. В цьому випадку включається лічильник помилок, який необхідний для підвищення перешкодостійкості пристрою. При декрементуванні восьмирозрядного лічильника від нуля до нуля його коефіцієнт розподілу виходить рівним 256. При періоді проходження всієї програми, рівному 7 мс, час затримки виключення двигуна приблизно рівно 1,8 с. Для кожного порівняння є свій лічильник, тому якщо наступна зміряна напруга увійде до норми, то даний лічильник обнуляється. Таким чином, для виключення двигуна необхідні підряд 256 помилок вимірювання.
Після порівняння напруг фаз А--В, В--С, С--А їх різниця перевіряється на перевищення значення 30. Якщо перекіс фаз більше 30 В, то включається лічильник помилок. Виключення виходу відбувається аналогічно описаному вище через 1,8 с.
При виключенні виходу через будь-яку помилку встановлюється прапор помилки, який скидається тільки після перезапуску мікроконтролера. За відсутності помилки підтверджується включення виходу, і мікроконтролер переходить до підпрограми вимірювання температури двигуна.
Малюнок 1.2 - Алгоритм роботи програми мікроконтролера
Вимірювання температури починається з ініціалізації термодатчику DS1820 і видачі команди на дозвіл перетворення. Після прийому даних від датчика температури перевіряється прапор «двох секунд». Річ у тому, що перші дані, які приходять від датчика, недостовірні, тому для стабілізації даних необхідно якийсь час. Для цього введена затримка початку порівняння по температурі, рівна 1,8 с. Оскільки за такий короткий час двигун не встигне нагрітися до температури 60 °С, подібна затримка не знижує якості захисту двигуна.
Після відробітку часу затримки встановлюється прапор «двох секунд», і кожне наступне зміряне значення температури перевіряється на перевищення 60. Якщо температура перевищить 60 °С, вихід вимикається. Програма переходить до нового циклу вимірювання напруги по фазах.
Принципова схема пристрою показана на малюнку 1.3.
Малюнок 1.3 - Схема принципова електрична блоку захисту двигунів
Напруга фаз подається та знижується дільниками напруги на резисторах Rl--R3 і R10--R12, мають коефіцієнт розподілу 1:100. Змінна напруга фаз випрямляється однополуперіодним випрямлячем, що складається з діодів VD1--VD3 і стабілітронів VD7--VD9, згладжується конденсаторами фільтру С4--С6 і поступає на входи RA0 -- RA2 мікроконтролера DD2. Лінія зв'язку термодатчику DDI з входом RC4 мікроконтролера має «підтягаючий резистор» R13.
Тактується мікроконтролер від внутрішнього генератора частотою 4 Мгц. Частоту тактового генератора, ділену на чотири (1 Мгц), можна спостерігати на виході RA4 (вихід 3 мікроконтролера), контролюючи, таким чином, працездатність мікроконтролера.
Вихід RC3 мікроконтролера через оптотиристор U1 і симістор VS1 включає пускове реле К1. Його контакти К1.1--К 1,3 включають/вимикають подачу напруги на двигун. Світлодіоди HL1--HL4 сигналізують про виникнення аварійної ситуації. Гасячі резистори R6--R9 залежно від вибраного типу світлодіодів і необхідної яскравості свічення. Кнопка SB1 «Скидання» необхідна для перезапуску мікроконтролера і включення двигуна після усунення аварійної ситуації.
Бестрансформаторний джерело живлення з гасячим конденсатором знижує мережеву напругу, випрамляє та стабілізує до наруги 5,1 В [19].
Програма для прошивки мікроконтролеру приведена в Додатку А.
Лінії зв'язку по розміщенню різнять на вхідні, вихідні та лінії зв'язку між елементами. По призначенню лінії електричного зв'язку підрозділяють на інформаційні та потенційні.
Таблиця 1.1 - Позначення ліній зв'язку
|
Найменування ліній зв'язку |
Номер лінії, або її позначення |
Примітки |
|
1.По розміщенню:вхіднівихідні2. По призначенню:сигнальніпотенціальнікомутаційнііндикаціїсинхронізації |
123456відсутні |
R1,R2,R3K1DD1, VD1-VD3“земля”, UживSB1HL1-HL4 |
А - контрольна точка наяву фази «А»;
В - контрольна точка наяву фази «В»;
С - контрольна точка наяву фази «С»;
D - контрольна точка наяву живлячої напруги мікроконтролеру (5,1 В);
Малюнок 1.5 - Позначення контрольних точок
Е - контрольна точка наяву керуючої напруги на оптопару;
F - контрольна точка наяву керуючої напруги на реле;
К - контрольна точка наяву керуючої напруги на симістор.
L - загальна контрольна точка «земля».
Виділення мереж, що знаходяться під високим потенціалом, та виявлення можливих способів їх конструкторської реалізації (Малюнок 1.6).
Малюнок 1.6 - Виділення мереж під високим потенціалом
На малюнку 1.6 позначені мережі які знаходяться під високою напругою - жирні риски. Потенціал резисторів R1-R3, R5, R16 реле К1, симістор VS1 у робочому стані - 380 В. Треба пам'ятати, що при виході з ладу деяких елементів - вони теж опилюються під високою напругою! Тому перераховані елементи повинні знаходитися на визначеній відстані. Схема має безтрансформаторне живлення, тому треба бути обережним.
Струмонавантажені кола схеми є вхідні, та вихідні з'єднувачі та елементи схеми резистор R5 та семістор VS1 (вихід 2).
Проходження струму від вхідного з'єднувача до вихідного здійснюється по дроту з перетином до 4 квадратів.
Електричне з'єднання з'єднувачів та монтажною платою здійснюється за допомогою жгутів. Як видно з приведеного вище опису, проектована акустична система містить високовольтні ланцюги, що накладає обмеження на перетин провідників (для друкарського монтажу - на ширину провідних доріжок).
Найбільш теплонавантаженими елементами схеми є резистор R5 та семістор VS1. Для забезпечення нормального теплового режиму, сказаних елементів, а також для зменшення впливу на теплочутливі прилади (напівпровідникові елементи) необхідно рівномірно розподілити теплонавантажені елементи по поверхні друкарської плати.
Схема даного пристрою не містить оригінальних елементів. Це дозволяє зменшити кількість типоразмеров і трудомісткість збірки за рахунок застосування автоматизованих методів, що зрештою приводить до підвищення технологічності конструкції і зниження собівартості.
У пристрої, що розробляється, ланцюг «землі» є найбільш довгим ланцюгом, чим інші. Тому його трасування необхідно виконати в першу чергу, оскільки від його довжини залежатиме сумарна довжина ліній зв'язку всього пристрою в цілому.
На базі аналізу схеми та прикладу дії можна зробити слідуючи висновки:
а) схема доволі проста, тому її можна реалізувати на друкованій платі з класом точності - 3 та двостороннім розташуванням друкованих провідників;
б) симістор VS1та резистор R5 потрібно розташувати в безпосередній близькості від кінця плати;
г) резистор R5 є найбільш теплонавантаженим елементом, тому його треба розмістити поодаль від мікроконтролеру
1.4 Аналіз умов експлуатації
Електронна апаратура класифікується по інтенсивності і характеру дії кліматичних, механічних і радіаційних чинників. Існують стаціонарні і ЕА, що транспортуються. Відповідно до ДСТУ 203397-82 «Загальні технічні вимоги, приймання, методи випробувань, маркування, упакування, транспортування й зберігання, гарантії виготовлювача» блок захисту електродвигунів відноситься до групи 1, тобто вона призначена для роботи в сухих опалювальних приміщеннях і належить до наземної стаціонарної апаратури. Сукупність кліматичних і механічних чинників, яким повинна відповідати така апаратура, приведена в таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 - Кліматичні і механічні чинники умов експлуатації
|
Впливаючі чинники |
Параметри |
Значення |
|
Кліматичні:підвищена вологістьзнижена температурапідвищена температуразнижений тиск |
Відносна вологість %температура, ?С гранична, ?С робоча, ?С гранична, ?С робоча, ?С Тиск, Па час витримки, годин |
90 25 -10 5 55 40 6,1*104 2 - 6 |
|
|
Механічні: вібрація на одній частоті лінійні навантаження на кнопки |
Частота, Гц прискорення, g час витримки, годин удари одиночні: число ударів в одну хвилину прискорення, g Удари багатократні: число ударів в одну хвилину |
25 3 0,5 25 2 60 |
Проаналізувавши дані, приведені в таблиці 1.2, дозволяє зробити висновок про те, що для даної розробки не потрібна теплоізоляція, конструювання елементів примусового охолоджування і забезпечення герметичності блоку від дій кліматичних чинників.
1.5 Аналіз елементної бази
Розгляд параметрів елементів, які входять до складу блока захисту електродвигунів дозволити зробити висновок про можливість застосування їх у даному виробі й відповісти на запитання, чи відповідають обрані ЕРА та їх характеристики умовам роботи приладу, зазначеним у розділі 1.3, чи придатні вони для автоматизованого друкованого монтажу, чи відповідає елементна база необхідному значенню надійності.
Мікроконтролер PIC16F676
Малюнок 1.7 - Конструкційні параметри мікроконтролера PIC16F676
Таблиця 1.3 - Електричні режими експлуатації мікроконтролера
|
№ |
Параметр |
Значення |
|
|
1 |
Напруга живлення |
від 2,0В до 5,5В |
|
|
2 |
Максимальний потребуючий струм |
2.4мА |
|
|
3 |
Вхідний опір |
1 МОм |
|
|
4 |
Споживаюча потужність |
0,0132 Вт |
|
|
5 |
Ширина полоси пропускання |
від 0 до 20, МГц |
|
|
6 |
Тип корпусу |
DIP14 |
|
|
7 |
Температура навколишнього середовища |
-40 - + 125?С |
Малюнок 1.8 - Структурна схема мікроконтролера PIC16F676
Датчик температури DS1820
Малюнок 1.9 - Конструкційні параметри датчика температури DS1820
Таблиця 1.4 - Режими експлуатації датчика температури DS1820
|
№ |
Параметр |
Значення |
|
|
1 |
Напруга живлення |
3 -5.5В |
|
|
2 |
Максимальний потребуючий струм |
1.4мА |
|
|
3 |
Мінімальна вимірювальна температура |
-75?С |
|
|
4 |
Максимальна вимірювальна температура |
+125?С |
|
|
5 |
Споживаюча потужність |
0,0077 Вт |
|
|
6 |
Час відповіді |
0,75 с |
|
|
6 |
Тип корпусу |
TO92 |
|
|
7 |
Температура навколишнього середовища |
-75 - + 125?С |
Оптопара MOC3041 M
Малюнок 1.10 - Конструкційні параметри оптопари MOC3041 M
Таблиця 1.5 - Основних електричних параметрів оптопари MOC3041 M
|
№ |
Параметр |
Значення |
|
|
1 |
Номінальна напруга живлення |
5,0 В |
|
|
2 |
Струм споживання при Uп = 5 В |
60 мА |
|
|
3 |
Вхідний опір регулятора при Uп = 5 В, f = 1 кГц |
3 МОм |
|
|
4 |
Споживаюча потужність |
60 мА |
|
|
5 |
Температура навколишнього середовища |
-40 - +85?С |
Таблиця 1.6 - Гранично допустимі режими експлуатації оптопари MOC3041 M
|
№ |
Параметр |
Значення |
|
|
1 |
Максимальна напруга живлення |
6,0 В |
|
|
2 |
Струм споживання при |
80 мА |
|
|
3 |
Максимальна напруга вхідного сигналу |
1 В |
|
|
4 |
Мінімальний опір навантаження |
5 кОм |
|
|
5 |
Максимальна температура навколишнього середовища |
- 40 - +150°С |
Симістор ВТ 134
Малюнок 1.11 - Конструкційні параметри симістора ВТ 134
Діоди
У даному приладі використовуються діоди КД226А.
Діоди типу КД226А - кремнієві дифузійні, випрямні діоди, призначений для роботи в приймальнею, підсилювальною і іншій радіоелектронній апаратурі при частоті живлячої напруги до 50кГц. Діоди цих типів відповідають технічним умовам АО.336.543 ТУ.
Таблиця 1.7- Основні електричні параметри діодів КД226А
|
Назва |
КД226А |
|
|
Матеріал |
Si |
|
|
Iпр max, A |
2 |
|
|
Iпр, і max, A |
10 |
|
|
При tи, мкс |
- |
|
|
Iобр max(Iобр max имп), мкА |
10 |
|
|
Uобр max(Uобр max имп), B |
400 |
|
|
Uпр, і max, B |
250 |
|
|
Uобр, і max, B |
400 |
|
|
При Iпр, A |
2 |
|
|
fp, кГц |
50 |
|
|
T, C |
-45.+85 |
|
|
t вос обр max, нс |
250 |
Малюнок 1.12 - Габаритні розміри діода КД226А
Таблиця 1.8- Основні електричні параметри стабілітронів 1N4733A
|
Назва |
1N4733A |
|
|
Матеріал |
Si |
|
|
Iст max, мA |
49 |
|
|
При tи, мкс |
- |
|
|
Iобр max(Iобр max имп), мкА |
10 |
|
|
Uст max(Uобр max имп), B |
5,1 |
|
|
fp, кГц |
50 |
|
|
T,? C |
-60- +200 |
|
|
t вос обр max, нс |
250 |
Резистори
Резистори типу С2-23, які будуть використані для установки на ДП в блоці захисту електродвигунів - резистори загального призначення, з металодіелектричним провідним шаром. Призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного і імпульсного струмів як елементи навісного монтажу.
Малюнок 1.14 - Конструктивні параметри і спосіб установки резисторів
Конденсатори
Конденсатори типу К50-35 - конденсатори алюмінієві оксидно-діелектричні загального призначення з однонаправленими дротяними виводами. Призначені для роботи в ланцюгах постійного, пульсуючого і імпульсного струму. Положення анода маркірується знаком "+" на корпусі конденсатора або анодний вивід робиться на 3-5 мм коротше, ніж катодний. Конденсатори типу К10-17 - це конденсатори з неорганічним діелектриком, керамічні монолітні. Призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного і імпульсного струму. Конструктивно виконані ізольованими з однонаправленими виводами. Проаналізувавши технічні дані елементної бази, можна зробити наступні виводи:
ь блок захисту електродвигунів засновано як на вітчизняній елементній базі так і закордонній з використанням мікроконтролера;
ь навісні елементи встановлюються однаково, тому спеціальних мір по формуванню виводів проводити не передбачається;
ь інтегральні схеми знаходяться в прямокутних корпусах, що дозволяє автоматизувати процес установки мікросхем на друкарську плату;
ь симістор ВТ 134 і резистор R5 необхідно розташовувати на максимально можливому видаленні від теплочутливих елементів, оскільки можливо відбуватися розсіювання великої кількості теплової енергії;
ь для полегшення трасування друкарської плати, мікросхеми необхідно мати в своєму розпорядженні групу (максимальна завантаженість друкарської плати провідниками буде усередині функціонального блоку);
ь вибрані елементи мають достатньо високу надійність, що дозволяє спроектувати пристрій, що має великий ресурс роботи;
ь елементна база комплектувалася по ознаках відповідності технічних характеристик експлуатаційних вимог;
ь інтервал робочих температур елементної бази, допустима величина відносної вологості повітря, атмосферного тиску, вібрації, одиночних ударів і лінійних навантажень дозволяє спроектувати пристрій, що працює за заданих в технічному завданні умов експлуатації.
В результаті проаналізованих фактів і вимог до ЕРА, вибираємо двосторонню друковану плату. Трасування з'єднань на платі проводитимемо з обох сторін плати. Дивлячись на те, що відстань між виводами мікросхем складає 2,5мм, необхідно прийняти крок координатної сітки рівний 1,25 мм. По пред'явленню вимог мінімальних розмірів до блоку захисту електродвигунів вибираємо 3 клас точності для друкарської плати. Для уникнення паразитних наведень необхідно прокладати, в першу чергу, провідники ланцюгів живлення і землі, а тільки потім комутаційні провідники.
1.6 Аналіз конструкторсько-технологічних аналогів
Мета цього пункту полягає в необхідності порівняння розроблювального виробу з аналогічними, подібними по функціям і призначенням, виявленні недоліків та запропонувати шляхи їхнього усунення.
Підприємство «Електротрейд» виробляє ряд пристроїв для захисту електродвигунів від перевантаження ( Малюнок 1.17). Це такі пристрої як БЗ-031, БЗ-03, БЗ-031М, БЗ-041.
Усі ці пристрої виконані на мікроконтролерах, мають захист від вологи, естетичний вигляд, та інше.
Конструкторсько-технологічнім аналогом, схожого по виконуваним функціям мною блок захисту електродвигунів є блок захисту БЗ-03, за призначенням який збігається із призначенням розроблювальним мною блоком захисту електродвигунів. У першу чергу відмінність цих систем полягає в розходженні їх схемотехніки, що призводить до розходження їхніх подальших конструкцій. Вибранний блок має наступні параметри:
Мікропроцесорний блок захисту асинхронних електродвигунів БЗ-03 ТУ 3435-001-71765290-2005
Призначення:
Мікропроцесорний блок захисту електродвигуна БЗ-03 призначений для відключення трифазних асинхронних електродвигунів від живлячої мережи при :
* Неприпустимих перевантаженнях по струму при пуску і в процесі роботи;
* Обриві або пропаданню будь-якій з фаз;
* Для контролю кількості спрацьовувань по обривах фаз і перевантаженнях.
Захист здійснюється шляхом виключення електродвигуна при виникненні аварійних режимів. Перегорання справного електродвигуна, захищеного правильно набудованим БЗ, принципово неможливе.
Блоки БЗ виготовлені в кліматичному виконанні УXЛ категорії 3.1 по ГОСТ 15150-69 і призначені для експлуатації в наступних умовах:
- навколишнє середовище - вибухобезпечна і не містить агресивних газів і пари в концентраціях, що руйнують метали і ізоляцію;
- температура повітря від 233К до 333К (-40°С... +60°С);
- відносна вогкість повітря - до 80% при 293К
- атмосферний тиск від 86,6кПа до 106,7кПа.
Технологічній процес виробництва проектуємого блоку є більш зхожим стосовно техпроцесу для БЗ-03. Це виникає за рахунок різниці між компонентами, які встановлюються на ДП.
Проаналізував, можна сказати, що в БЗ-03 приблизно на 30-35 елементів більше чим у розроблювального блоку захисту електродвигунів. Данний факт затрудняє трасування друкованої плати. Це призвело до того, що БЗ-03 збирається на чотирьохслойній платі, тим самим збільшується її розмір. Так само в розроблювальному пристрої велика кількість елементів і є присутні кілька мікросхем із кроком виводів 2,5 мм. Технологічність виробу БЗ-03 оцінюється нижче, ніж даний блок захисту елелектродвигунів.
ВИСНОВОК
В процесі виконання курсового проекту було визначено технологію виготовлення блоку захисту трифазних двигунів згідно вимогам технічного завдання.
Загалом, в процесі проектування була розроблена друкована плата блоку захисту електродвигунів, проведені всі необхідні розрахунки, на основі яких можна зробити висновок про доцільність введення виробу у виробництво.
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Гусев в.Г., Гусев ю.М. Електроніка: Навчань. допомога для вузів. - М: Висш. шк., 1982. - 495 с., мул.
2. Цифрові інтегральні мікросхеми: Справочник/б. П. Кудряшов, Ю.В. Назаров, Б.В. Тарабрін. - М.: Радіо і зв'язок, 1981. - 160 с., мул.
3. Довідник за розрахунком електронних схем. Б.С. Гершунський.- Київ : Віща школа. Вид-во при Київ. ун-те, 1983. - 240 с.
4. Розробка і оформлення конструкторської документації радіоелектронної апаратури: Довідник / Е.Т. Романичева, А.К. Іванова і др.; Під ред. Е.Т. Романичевой. - 2-е видавництво, перераб. і доп. М. : Радіо і зв'язок, 1989. - 448 с.: мул.
5. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник/Б. П. Кудряшов, Ю.В. Назаров, Б.В. Тарабрин. - М.: Радио и связь, 1981. - 160 с., ил.
6. Волин М. Л. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Радио и связь, 1981. - 296 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Функціональна схема мікроконтролера ATtiny24 та її опис. Архітектура пристроїв з низьким енергоспоживанням. Конструювання структурної та функціональної схеми мультиметра. Розрахунок режимів вимірювання. Методи підключення основних компонентів приладу.
курсовая работа [363,8 K], добавлен 27.01.2011Місце та основні характеристики пристрою в архітектурі мікропоцесорної системи. Розробка схеми електричної принципової малогабаритного двохпроменевого осцилографу-мультиметру. Схема електричної принципової електричного дзвоника. Принцип роботи пристрою.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.03.2009Розробка таймера на базі мікроконтролера AT90S8515. Опис принципової електричної схеми блоку клавіатури і індикації. Використання периферійних пристроїв. Таблиця робочих регістрів. Підпрограми обробки переривання таймера, Oproskl та рахунку часу.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 27.02.2014Розробка цифрового дозиметра з трьома режимами вимірювання з виводом значення вимірювання на дисплей. Аналіз мікроконтролера для керування його роботи, функціональна схема на базі мікроконтролера та програмного забезпечення для роботи дозиметра.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 18.06.2010Функції та система команд мікроконтролера PIC16F84A, його технічні характеристики й організація пам'яті. Розробка керуючого автомату на мікроконтролері для пристрою світлових ефектів, побудова його електричної схеми та створення програмного забезпечення.
курсовая работа [255,0 K], добавлен 03.12.2013Опис принципу роботи операційного та інвертуючого підсилювача. Структурна схема інвертуючого підсилювача на операційних підсилювачах. Розрахунок та вибір елементів електричної принципової схеми інвертуючого підсилювача. Розрахунок блоку живлення.
курсовая работа [466,6 K], добавлен 15.05.2012Аналіз умов та можливостей використання мікропроцесора для керування аналого-цифровим перетворювачем (АЦП). Особливості функціональної схеми АЦП на базі мікроконтролера та програмного забезпечення для функціонування цифрового обчислювального пристрою.
курсовая работа [707,8 K], добавлен 30.06.2010Аналіз електричної схеми мікшера. Опис функціональної, структурної та електричної принципіальної схеми пристрою. Розробка та обґрунтування конструкції пристрою. Розрахунок віброміцності та удароміцності друкованої плати. Аналіз технологічності пристрою.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 12.12.2010Класифікація, характеристики та умови експлуатації підсилювачів. Галузь використання приладу і ціль. Аналіз структурної та електричної принципової схеми та принцип роботи. Тепловий розрахунок пристрою. Розробка топології та компонування друкованої плати.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.01.2015Функціональна схема мікроконтролера ATMega8. Розробка робота на базі мікроконтролера ATMega8 з можливістю керування електродвигунами за допомогою програми. Функціональна і принципова схеми пристрою з вибором додаткових елементів, алгоритм його роботи.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.10.2012
