Государственный Университет Аэрокосмического Приборостроения диплом
| Вид материала | Диплом |
- Программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности, 1197.59kb.
- Совершенствование системы управления инновацИями в фармацевтической отрасли, 375.66kb.
- Оценка эффективности управленческих решений на основе анализа стоимости интеллектуального, 252.1kb.
- Формирование системы перспективного и стратегического управления инновационным и инвестиционным, 743.53kb.
- Разработка стратегии и системы оценки кадрового потенциала инновационного предприятия, 426.6kb.
- Алгоритмы параметрической идентификации в системах автоматического управления сложными, 388.09kb.
- Оценка и анализ факторов инновационной деятельности промышленного предприятия, 478.42kb.
- Оценка эффективности инновационно-инвестиционных проектов, реализуемых на основе государственно-частного, 379.93kb.
- Авиа и ракетотехника Авиационные двигатели и энергетические установки, 411.75kb.
- Методическое обеспечение организации труда при планировании мелкосерийного производства, 603.15kb.
3.5 Принципиальная схема основного модуля ультразвукового измерителя дальности
Полная принципиальная схема сетевого модуля ультразвукового измерителя дальности приведена в приложении Г.
Как видно по схеме, модуль включает в себя микроконтроллер PIC18F458, ПЛИС Altera EPM7128, интерфейсные микросхемы для шины CAN, тактовый генератор, 4 схемы выходных усилителей мощности, 4 входа для подключения ультразвуковых приёмников, интерфейсные разъёмы для программирования ПЛИС и микроконтроллера, элементы питания и индикации.
Для обмена данными со счётчиком внутри ПЛИС используется порт RD микроконтроллера. Для выбора текущего канала (т.е. одной из 4 структур измерителей в ПЛИС) используются линии порта RE 0 и 1. Для выбора младших/старших байт, считываемых из 16-битного счётчика, используется линия RE2.
Цикл измерения инициализируется микроконтроллером, который подаёт на выход порта RC0 короткий импульс лог. 0. Об окончании цикла измерения сигнализирует уровень лог.0 на входе RC1 микроконтроллера.
Для взаимодействия с интерфейсной микросхемой CAN микроконтроллер подключен к ней линиями интерфейса SPI, а также несколькими линиями порта RB, обеспечивающими циклы сброса, выбора микросхемы, а также вызова аппаратного прерывания интерфейса CAN.
В качестве тактового сигнала для схемы использована микросборка ACH-20-D. Её напряжение питания 5В, выходной сигнал имеет ТТЛ-уровни. Однако для большей универсальности устройства предусмотрена возможность использования дополнительного тактового генератора на основе встроенного в микросхему MCP2510. В этом случае в схему устанавливаются дополнительные элементы X1, C22 и C23.
Для оптронной развязки интерфейсной микросхемы MCP2510 и микросхемы-драйвера использовано два оптрона HCPL2630. Параллельно входу и выходу RX и TX подключены светодиоды индикации.
Для программирования микроконтроллера по интерфейсу ISP предусматривается разъём J1, подключенный к линиям RB6, RB7 и Reset согласно спецификации на микроконтроллер [13]. Для программирования ПЛИС установлен разъём J5, на который выведены линии JTAG.
Для подключения ультразвуковых приёмников установлены разъёмы j8 – j12. Для исключения ложных срабатываний при отсутствии подключения приёмника установлены резисторы утечки R44 – R47.
Модуль питается от бортовой сети робота напряжением 12В. Для питания остальных компонентов схемы, требующих источника 5В, предусмотрена возможность установи микросхемы линейного стабилизатора типа 7805 с максимальным выходным током не менее 1А.
Для защиты от неправильного подключения полярности питания предусмотрен защитный диод D1, включенный в разрыв источника 12В.
4. Конструкторско-технологическая часть
4.1 Разработка технических условий на ультразвуковой измеритель дальности
Ультразвуковой измеритель дальности должен соответствовать требованиям настоящих технических условий и комплекта конструкторской документации.
Требуется разработать многоканальный ультразвуковой измеритель дальности с CAN-интерфейсом, устанавливаемый на мобильный робот.
Основные параметры разрабатываемого устройства приведены в таблице 8.
Таблица 8 - Технические характеристики
| Схема измерения | Классический импульсный локатор |
| Диапазон измеряемых расстояний | От 10 см до 2 м. |
| Разрешение по измеряемому расстоянию | Не хуже 2 см. |
| Число каналов измерения | Не менее 4 |
| Рабочая частота | 40 кгц. |
| Физический - транспортный уровень сетевого интерфейса | СAN-bus |
| Питание | Автономные источник постоянного тока напряжением 12в/ 5 в |
| Потребляемый ток | Не более 300 мА |
В целях дальнейшей унификаций решений в рамках всего проекта Феникс требуется рассмотреть возможность обеспечения универсальность предлагаемых решений в части возможности подключения датчиков типа сухой контакт, датчиков и исполнительных устройств обладающих интерфейсами RS232 и SPI.
Контроллер измерителя должен допускать применение различных датчиков и исполнительных механизмов, не только ультразвуковых.
Настоящие технические условия распространяются на ультразвуковой измеритель дальности, обеспечивающий измерение расстояния до объектов по 4 каналам и передачу данных по интерфейсу CANbus.
Ультразвуковой измеритель должен работать в сетях постоянного тока напряжением 12В.
4.1 Требования по устойчивости к внешним воздействиям
Ультразвуковой измеритель должен устойчиво работать при следующих значениях внешних факторов:
- Вибрации с частотой от 2 до 80 Гц;
- Ударах с ускорением
5 g и частотой в пределах от 40 до 80 ударов в минуту;
- работа в любом положении в пространстве;
- относительная влажность воздуха
% при температуре 
;
- Температура окружающей среды от 0 до плюс 40
;
- измеритель должен оставаться работоспособным при следующих отклонениях напряжения питания и частоты номинальных значений:
- Длительное отклонение напряжения – плюс 10%, минус 20%;
- Кратковременные отклонения напряжения - 20% на время 0,1 с.
- Длительное отклонение напряжения – плюс 10%, минус 20%;