Проектирование автоматизированного электропривода двухкоординатного модуля для производства интегральных микросхем
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?и провода с сечением 2,5мм211,5нулевой провод с сечением 1,5 мм2
В системе управления разомкнутым шаговым приводом важны период квантования, разрядность и структура периферийных устройств. Период квантования для разомкнутого привода определяется максимальным заданием скорости. Для разомкнутого шагового привода период квантования желательно иметь не более 100 мкс. Важная характеристика процессора - его разрядность. Для обеспечения микрошагового управления в широком диапазоне перемещений, скоростей и ускорений необходима разрядность процессора не менее 16. Третье важное требование - наличие развитой встроенной периферии процессора: таймеров, памяти, удобного механизма обслуживания прерываний и удобной связи с host-ЭВМ.
Перечисленным требованиям в наибольшей степени удовлетворяет 16-разрядные сигнальные процессоры с фиксированной точкой, архитектура которых оптимизирована для высокоскоростной обработки сигналов (микропроцессор ADSP2185KST-133 Analog devices). При периоде квантования 100мкс от одного процессора можно управлять несколькими осями разомкнутого шагового привода с заданием микрошага около 1,5, с погрешностью позиционирования до 3 - 5, частотой вращения до 2000 об/мин и ускорением привода до 20000 рад/с2.
Поэтому выбираем процессор ADSP2185KST-133 Analog devices.
Модуль гальванической развязки между процессором и дискретными входами реализуем на аналоговой микросхеме PC48 Sharp с выходным напряжением 5 В.
Модуль гальванической развязки между процессором и выходными драйверами реализуем на аналоговой микросхеме HCPL0630 Hewlett Packard, выходное напряжение 5 В.
Схему защиты микропроцессора реализуем на диодах BAV70 с обратным напряжением 5 В.
Драйвера усиления мощности реализуем на микросхеме ULN2803A Motorola.
Выходные формирователи тока ЛШД (драйверы) состоят из нескольких функционально-законченных модулей, разработанных на различную мощность ЛШД и количество каналов. Ниже приведено описание одного из вариантов выходного формирователя.
Выходной формирователь тока двухфазный с 10-ти битным дроблением токов в фазах по последовательному быстродействующему синхронному каналу.
Драйвер выполняется в типоразмере 3U с шагом установки 40 мм.
Драйвер однокоординатный, 2-х фазный и представляет собой стабилизатор тока с ШИМ регулятором и предназначен для запитки как линейных, так и обычных шаговых двигателей в режиме микрошагового дробления с биполярным включением обмоток, как в разомкнутых, так и в замкнутых по положению приводах. Величина тока в фазах должна передаваться по быстродействующему синхронному каналу ( максимальная скорость передачи до 10 МБод, физическое сопряжение с линией через RS-422 c гальванической развязкой). Для управления двумя фазами используется один синхронный канал с программной дешифрацией фаз. Преобразователь код-ток 10-битовый. Выходной силовой усилитель выполнен по мостовой схеме.
Предусмотрено несколько вариантов комплектования полевыми транзисторами, например, для работы в режиме 140В, 10А или 30В, 5,5А. Точность поддержания тока в обмотке - не хуже 2-х дискрет 8-битового цифро-аналогового преобразователя. Питание драйвера осуществляется от одного силового источника питания.
Поскольку параметры описанного драйвера удовлетворяют проектируемой установке, выбираем драйвер данного типа ADM222AR Analog devices.
Связь между контроллером и выходными драйверами осуществляется по быстродействующему синхронному каналу, аппаратно поддерживаемому сигнальным процессором ADSP2185. Максимально возможная скорость обмена до 10 МБод. Интерфейс обмена - RS422.
Контроллер имеет развитую систему команд и гибкую систему настройки параметров регулятора. Программирование и настройка необходимых параметров выполняется по последовательному каналу RS-232 115Kb или быстродействующему RS-485.
Точность поддержания тока в обмотке должна быть не хуже 2-х дискрет 8-битового цифро-аналогового преобразователя. Поэтому выбираем 8-битовый цифро-аналоговый преобразователь AD5300.
Постоянное записывающее устройство должно удовлетворять требованиям скорости передачи данных (10 Мбод), памяти и поддерживать интерфейс обмена - RS422. Этим требованиям удовлетворяет постоянное записывающее устройство на микросхеме AT2910A-90JC Atmel.
Аналогичные требования предъявляются к оперативной памяти. Оперативную память реализуем на микросхеме EPM3064ATC100-10 Altera.
Поскольку требуемая частота командных циклов процессора равна 33 МГц. Так как частота резонатора должна быть в два раза меньше частоты командных циклов, выбираем резонатор с частотой 16 МГц НС49/4Н.
Выбираем микросхемы логическое И типа 74НС080 National Semiconductor с входными токами 0,5 мА и напряжением 5 В.
Выбираем штыри: ХТ2 - PLD2-26 Бурый Медведь, XT3 - PLD14 Бурый медведь.
Поскольку входной ток выводов микропроцессора составляет 0,5 мА, а напряжение стабилизированного источника питания составляет 5В, выбираем набор резисторов DR1…DR4 АRС241 с сопротивлением 10 кОм, тогда ток выводов микросхемы процессора составит:
Поскольку входной ток выводов микросхемы постоянного записывающего устройства АТ29С010 составляет 2,3 мА, выбираем набор резисторов DR5, DR6 ARC241 с сопротивлением 2,2 кОм, тогда ток выводов микросхемы постоянного записывающего устройства составит:
10.2 Составление таблицы перечня элементов электрооборудования производственной установки
Перечень элементов производственной установки представлен в таблице 10.2.
Таблица 10.2 - Перечень элементов производственной установки
Поз.