Geum.ru

Разработка системы управления аппарата по розливу воды в стаканчики

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

°вок, когда уровень воды мал, он перекрывает фотодиод и тем самым информирует о недостаточном объёме воды. Поплавок сделан так, чтобы перекрывать фотодиод даже когда в баке вода отсутствует.

Если уровень воды не достаточен, то необходимо проинформировать пользователя об этом факте. Будем делать это с помощью диода, который будет светить, когда вода есть, и мигать когда воды нет.

Бак и стаканчики изготовлены из пищевой пластмассы, бак закрытый и герметичный.

 

1.3 Наполнение стаканчика водой

 

Вода льётся из тонкого шланга присоединённого через насос к баку с водой. Когда стаканчик под краном, насос начинает качать воду некоторое время (установленное эмпирическим путём), чтобы в стаканчике оказалось необходимое количество воды (200 мл). Насос подключается отдельно, имеет свое питание и включается помощью низковольтного реле.

 

1.4 Условия работы

 

Условия роботы будут нормальными, то есть аппарат работает в среде с комнатной температуры, нормальным давлением и влажностью. Установлен аппарат на горизонтальной поверхности на нулевом уровне моря. Работает от бытовой электрическойсети220В.

 

2. Выбор и обоснование элементной базы

 

При осуществлении конструирования аппарата, выделим основные компоненты, необходимые для реализации задачи:

  1. электромотор, для вращения подноса со стаканчиками;
  2. водяной насос, с помощью которого нальём воды;
  3. электромагнитное реле;
  4. микроконтроллер, который будет управлять работой аппарата.

Замечание

При поиске элементов, использовалась глобальная сеть Internet. К сожалению, большинство сайтов предлагают данные товары китайского и тайваньского производства. Наиболее популярные сайты:

 

2.1 Электромотор

 

Воспользуемся шаговым мотором.[8-17] Они позволяют на заданном шаге вращать ротор в нужное положение, благодаря подаче сигнала на ту или иную катушку возбуждения.

В зависимости от угла, который мы хотим получить необходимо, задать количество шагов.

Изучив характеристики шаговых моторов, предлагаемые как нашими производителями, так и зарубежными, я пришёл к выводу воспользоваться шаговым мотором российского производства НПФ Электроприбор[13]; рассмотрим серии FL20STH и FL28STH (рисунок 2.1).

 

Рисунок 2.1 Вид шагового мотора серии FL20STH (справа), FL28STH (слева)

 

Таблица 2.1 Технические характеристики моторов

Величина полного шага, град1,8Погрешность углового шага, град0,09Погрешность сопротивления обмоток двигателя, Погрешность индуктивности обмоток двигателя, Максимальное радиальное биение вала двигателя, мм0,02Максимальное осевое биение вала двигателя, мм0,08Максимальная допустимая осевая нагрузка на валу, Н10Максимальная допустимая радиальная нагрузка на валу, Н28Температурный диапазон эксплуатации от минус 20oС до плюс 50oС

Таблица 2.2 Технические характеристики моторов

НаименованиеРабочий ток/ фазаКрутящий моментМомент инерции ротораВесАкг*смг*cм2кгFL20STH30-0604A0,60,180,20,06FL28STH32-0956A0,950,430,90,11FL28STH45-0956A0,950,751,20,14FL28STH51-0956A0,950,91,80,2FL28STH51-0674A0,671,21,80,2

Согласно приведенным техническим характеристикам (таблица 2.1 и таблица 2.2), воспользуемся мотором FL28STH32-0956A, который потребляет приемлемый ток, легок и достаточно дешев.

 

2.2 Водяной насос

 

Выберем, обычный небольшой водяной насос [8, 9, 12, 18, 19, 20], с помощью шлангов будем закачивать воду в стаканчики. Рассмотрим несколько моделей насосов.

 

Рисунок 2.2 Вид насоса модели 2013

 

Таблица 2.3 Технические характеристики насосов

МодельВыход (ватт)Диаметр

выхода (мм)ВольтажМакс.

способность (Л/мин)Макс.

давление (M)Габариты (L*W*H)(мм)Масса (кг)12077/121350Гц или 60Гц 100/120В 200/220В8/100.9/1.075*62*950.8520139/141311/141.3/1.680*67*1050.95302514/202415/181.8/2.285*70*1351.40

Согласно техническим характеристикам насосов (таблица 2.3), будем брать насос модели 2013 14 Вт (см. рисунок 2.2), который подходит по габаритам и массе.

 

  1. Электромагнитное реле

 

Рассмотрим некоторые виды электромагнитных реле [21] (таблица 2.4).

 

Таблица 2.4 Электромагнитные реле

МодельRном. ОмТокВремяUраб. BIср. mAIот. mAtср. mCtот. mCРС4.524.20330108181175...7РС4.524.2143695151175...7РС4.524.374457512825..7РС4.524.3154580116..82..44...8РФ4.500.421408612945..8РС4.569.439585111425..8РС4.524.3161 6001016..82..412...13РС4.524.3714 20081829..10РС4.591.0033302158238..43РС4.524.3801 6001428216..17РС4.524.3791 6001428216..17РС4.524.23198023311727...30РС4.524.2303 40011211713...15РС4.590.060210281522106РС4.524.20950030511723..32РС4.524.3206302336..82..424..32РС4.524.3196302336..82..424..32

Так как нам требуется низковольтное электромагнитное реле, выберем модель РС4.524.315, время срабатывания и отпускания у которого вполне приемлемы.

 

  1. Микроконтроллер

 

Существует очень много производителей микроконтроллеров [22-30]. Их продукция различается качеством, ценой, а также, самое главное, техническими характеристиками, такими как: производительность микроконтроллера, потребляемое напряжение и ток, количество выводов, таймеров, объём памяти и так далее.

Рассмотрим некоторых производителей, продукция, которых наиболее доступна на рынке [27, 29](таблица 2.5):

  1. Infineon Technologies
  2. Atmel

 

Таблица 2.5 Микроконтроллеры

DeviceFlash (Kbytes)Mask ROM (Kbytes)EEPROM (Kbytes)RAM (Bytes)F.max (MHz)Vcc (V)I/O Pins16-bit TimersWatchdogAtmelAT80C51RD21280602.7-5.5323YesAT83C510312512162.7-5.5192AT83C51RB2161280602.7-5.5323YesAT83C51RC2321280602.7-5.5323YesAT83EB51144256243.0-3.6112YesAT87C5103512162.7-6.0192AT89C1051164242.7-6.0151AT89C20512128242.7-6.0152AT89C2051x22128162.7-6.0152AT89C40514128242.7-6.0152AT89C51AC23221280402.7-6.0343YesAT89C51AC36422304602.7-6.0323YesAT89C51ED26422048602.7-5.5323YesAT89C51IC2321280602.7-5.5343YesAT89C51ID26422048602.7-5