Методичка по КП-pm.02. Департамент образования науки города москвы
 Скачать 435 Kb.
|
|
4.4 Выбор и обоснование элементной базы Традиционными источниками информации разработчиков являются технические справочники, научно-технические журналы, документация фирм-производителей. Справочники общего характера обычно предоставляют лишь краткую информацию о компонентах. Этих сведений обычно недостаточно для применения и требуется дополнительная документация. Журналы обычно содержат краткие обзоры конкретных типов электронных компонентов, в том числе и новых. Эту информацию следует рассматривать как сигнальную. Кроме того, в журналах часто приводятся подробные описания конкретных электронных приборов с рекомендациями по применению. Документация фирм-производителей является наиболее полной и достоверной. Документация делится в основном на сигнальную информацию (Short Form), технические данные (Data Sheet) и рекомендации по применению (Application Note). Часто имеются дополнительные издания с примерами применения. Еще одним источником технической информации является мировая компьютерная сеть Internet. В настоящее время практически все производители электронных компонентов имеют электронные базы данных компонентов, которые регулярно обновляются по мере поступления на рынок новых компонентов. 4.6 Выполнение расчетной части Среди многочисленных характеристик, отражающих производительность, эксплуатационные свойства и особенности конструкции схем, выделяют несколько основных, по которым можно произвести оценку в отношении соответствия требованиям, предъявляемым при разработке схемы. 4.6.1 Расчёт значений для идеальной линейной характеристики Для построения номинальной статической характеристики (НСХ) используются данные температурных диапазонов датчиков: для термопары из ГОСТ 6616-94, для термометров сопротивления из ГОСТ 6651-94, для полупроводниковых из DataSheet. Полученные данные заносятся в таблицу 2. Пример, термометр сопротивления ТСП100П для диапазона температур от -25 до 25°С с шагом 5°С. Таблица 2 Значение реальной и идеальной линейной характеристики
НСХ преобразования для термометра сопротивления рассчитывается по формуле:
где Rt – полученное значение сопротивления при заданном диапазоне температур, Ом; Wt– значение сопротивления 100 Ом при t=0°С; R0 – начальноезначение сопротивления из ГОСТа.  Рассчитанные значения заносятся в таблицу 2. Уравнение идеальной линейной характеристики рассчитывается по формуле:
где у1 – начальное значение термоэдс; у2 – конечное значение термоэдс; х1 – начальное значение температуры; х2 – конечное значение температуры.     Вместо х подставляется температура от -25 до 250С и значения заносятся в таблицу 2. 4.6.2 Расчёт максимальной погрешности нелинейности Точность учитывает погрешности квантования, нелинейности входных цепей и формирователей, погрешности производственной настройки, шум и кратковременный дрейф параметров. Существуют две разновидности определения точности: абсолютная и относительная точность. Абсолютная точность – это отношение действительного выходного напряжения преобразователя, соответствующего полной шкале, к его расчетному выходному значению. Абсолютная точность определяется несколькими составляющими. К числу наиболее важных относятся масштабный коэффициент, линейность, напряжение смещения и коэффициент ослабления нестабильности источника питания. Масштабный коэффициент характеризует реальное выходное напряжение, соответствующее полной шкале выходного сигнала. Отклонение от требуемого значения представляет погрешность масштаба. Если провести линию из отсчета, соответствующего реальной полной шкале, через нуль, то отклонение от этой линии иногда называют относительной точностью. Чтобы правильно определять линейность или нелинейность преобразователя, линию следует проводить из отсчета, соответствующего реальной полной шкале, через значение напряжения смещения. А отклонение от этой линии и является истинной нелинейностью преобразователя. Относительная точность и линейность являются синонимами. Погрешность линейности или нелинейность можно определить как максимальное отклонение любой из этих дискретных точек от прямой линии, проведенной через крайние точки характеристики преобразования. Эти крайние точки устанавливаются потребителем в процессе калибровочной настройки. Относительная погрешность в АЦП – это максимальное отклонение выходных цифровых кодов от прямой линии, проведенной через нуль и точку, соответствующую полной шкале. Следует понимать, что всем АЦП присуща погрешность квантования, которая никак не связана с относительной погрешностью. Нелинейность преобразователя – это отклонение от прямой линии, проведенной через крайние точки характеристики преобразования для заданного диапазона работы. В нашем случае прямая, соединяющая две крайние точки рабочего диапазона датчика -25 °С и 25 ºС, является идеальной линейной характеристикой преобразования. Относительная погрешность – это разность между номинальным и действительным отношениями аналоговой величины, соответствующей заданному цифровому входному сигналу, к полной шкале, независимо от калибровки последней. Максимальная относительная погрешность нелинейности (в %) в диапазоне температур от -25 до 25°С, определяется по формуле:
где – максимальная погрешность, в %; R – значение сопротивления линейной характеристики, соответствующее проверяемой отметки, в Ом ; R0 – фактическое значение сопротивления, соответствующее проверяемой отметки, в Ом ; Rк и Rн – значение сопротивления, соответствующие конечной и начальной отметкам диапазона, в Ом. Итак, максимальная относительная погрешность нелинейности (в %) составит:  Наш измерительный преобразователь должен обеспечивать класс точности 0,25 с запасом не менее 20%, т.е. точность преобразования должна быть лучше 0,2 (20% от 0,25 это 0,05). Для соответствия нашего преобразователя точности 0,2 необходимо провести линеаризацию преобразователя температуры датчика ТСП100П. 4.6.3 Расчёт разрешающей способности аналогово-цифрового преобразователя Разрешающая способность преобразователя есть наименьший уровень входного аналогового сигнала (для АЦП), для которого вырабатывается выходной цифровой код, и наименьший входной цифровой код (для ЦАП), для которого образуется уровень выходного аналогового сигнала. На практике полезная разрешающая способность преобразователя часто оказывается меньше указанной, поскольку она ограничивается из-за воздействия шума, температуры и факторов времени. Например, «12 – разрядный» преобразователь в своем температурном диапазоне может иметь полезную разрешающую способность соответствующую только 10 разрядам. Полезная разрешающая способность – это наименьший возможный различимый разряд для всех требуемых условий эксплуатации (времени, температуры и т.д.). Можем определить требуемую разрешающую способность преобразователя (полезную) по формуле:
где N – необходимое значение разрешающей способности; и – требуемое значение класса точности преобразователя (0,2). Итак,  Таким образом, полезная разрешающая способность преобразователя должна быть лучше 500 единиц (квантов). Для определения разрешающей способности (разрядности) АЦП необходимо найти погрешность дискретизации ε. Для 10-ти разрядного АЦП:  Учитывая, что максимальная погрешность АЦП не должна превышать 5 квантов (требование ГОСТ 8.009  «Метрологические характеристики средств измерений»): Значит, 10-ти разрядный АЦП не удовлетворяет нашим требованиям. Следовательно, нужно взять на один разряд больше. Тогда получится:  Добавим еще один разряд, так как запас по погрешности должен быть не менее 20% от заданного класса точности (0,25). И получаем:   Таким образом, выходной код АЦП должен быть 12-ти разрядным последовательным АЦП с единичным приближением. 4.6.5 Линеаризация номинальной статической характеристики преобразователя Для достижения требуемой точности преобразования используют линеаризацию НСХ преобразователя. На практике широкое распространение получил метод линеаризации с помощью кусочно-линейной аппроксимации. В этом методе исходную функцию представляют ломанной кривой, уменьшая тем самым число точек характеристики, значение которых необходимо держать в памяти вычислительного устройства, соответственно при этом уменьшаются требования к вычислительному устройству, что удешевляет стоимость всей системы и упрощает ее. Мы также будем использовать метод кусочно-линейной аппроксимации. Для этого разделим исходную НСХ преобразователя на несколько участков, в каждом из которых НСХ представляется прямым отрезком, соединяющим крайние точки характеристики НСХ. В первом приближении число необходимых участков линеаризации можно определить по формуле:
где Nуч – число участков линеаризации; – максимальная погрешность линеаризации (%) и – требуемая точность преобразования (0,2) Итак,  Таким образом, в первом приближении, для соответствия преобразователя классу точности 0,25, исходная НСХ преобразователя разделяется на 1 участок. 4.6.6 Расчёт времени преобразования измерительного преобразователя Время преобразования, или быстродействие преобразования - это время, которое требуется преобразователю для выполнения полного измерения. Данное преобразование вычисляется по формуле:
где t1 - время реакции; t2 - время разряда; Uвх- входное напряжение; Uоп- опорное напряжение. Значение времени реакции t1 находится в зависимости от выбора АЦП. Расчёт времени преобразования производится по формуле:  Таким образом, время преобразования измерительного преобразователя равно 0,000446 с, тем самым оно удовлетворяет нашему условию (t<10 сек.). 4.6 Составление заключения В конце пояснительной записки является обязательной глава «Заключение», в которой приводят обобщенные выводы по курсовому проекту, характеризующие целесообразность выбранного решения, преимущества разработанного устройства по сравнению с аналогами; приводят конечные результаты расчетов. 5. ВЫПОЛНЕНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ Схема — конструкторский документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними. Классификацию схем по видам и типам устанавливает ГОСТ 2.701-84. В зависимости от назначения схемы подразделяются на структурные, функциональные, принципиальные, монтажные, подключения, общие. Общие правила выполнения схем устанавливают ГОСТ 2.701-84 и ГОСТ 2.702-75. Схемы выполняются без соблюдения масштаба, действительное пространственное расположение составных частей не учитывается или учитывается приближенно. Форматы листов для выполнения схем следует выбирать из основного ряда форматов согласно ГОСТ 2.301-68 и ГОСТ 2.004-88. Схемы могут выполняться па нескольких листах, при этом формат листов должен быть по возможности одинаковым. Линии на схемах всех типов выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 2.303-68. Толщины линий выбираются в пределах от 0,2 до 1 мм и выдерживаются постоянными. Графические обозначения элементов и линий взаимосвязи выполняют линиями одинаковой толщины. Для выделения силовых линий допускается утолщение линий. На одной схеме не допускается более трех типоразмеров линий по толщине. Для изображения на электрических схемах элементов и устройств применяют условные графические обозначения, установленные соответствующими стандартами ЕСКД. Допускается увеличивать или уменьшать линейные и угловые размеры, установленные соответствующими стандартами ЕСКД, пропорционально. Выбранные размеры элементов должны быть выдержаны постоянными на чертеже. Условные графические обозначения элементов изображают на схеме в положении, в котором они приведены в соответствующих стандартах, или повернутыми на угол, кратный 90°, а также зеркально повернутыми. Графические обозначения элементов и соединяющие их линии взаимосвязи следует располагать на схеме таким образом, чтобы обеспечить наилучшее представление о структуре изделия и взаимосвязи его составных частей. Линии должны состоять из горизонтальных и вертикальных отрезков и иметь по возможности наименьшее количество изломов и взаимных пересечений. Для упрощения графики допускают наклонные участки линий. Допускается на схемах графически выделять устройства, функциональные группы и т.д. Такие фрагменты схемы выделяют штрихпунктирной линией в форме прямоугольника. Для упрощения графики схемы применяют условное графическое слияние отдельных линий в групповые линии связи. При этом каждая линия в месте слияния должна быть помечена порядковым номером и встречаться на линии групповой связи только два раза. Линии групповой связи выполняют утолщенными. 5.1 Выполнение структурной схемы устройства Структурные схемы определяют основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи и служат для общего ознакомления с изделием, поэтому составные части изделия изображают упрощенно в виде прямоугольников произвольной формы. Такие схемы имеют код Э1. На линиях взаимодействия рекомендуется стрелками обозначать направления хода процессов, происходящих в изделии, по ГОСТ 2.721-74. На схеме должны быть указаны наименования функциональных частей объекта, которые вписываются внутрь прямоугольника. Допускается сокращение или условное наименование, которое должно быть пояснено на поле схемы, где разрешается помещать поясняющие надписи, диаграммы, таблицы и т.д., определяющие последовательность процессов во времени, а также указывать параметры в характерных точках. При большом количестве функциональных частей допускается взамен наименований и обозначений проставлять порядковые номера сверху вниз и слева направо. В этом случае над основной надписью помещают таблицу с наименованиями составных частей. 5.2 Построение графиков устройства По известным значениям из таблицы 1, пользуясь программой Microsoft Excel, строятся графики реальной и идеальной номинальной статической характеристики преобразователя и погрешности нелинейности.  6. ОФОРМЛЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЙ Материал, дополняющий текст пояснительной записки, допускается помещать в приложениях. Приложениями могут быть, например, графический материал, таблицы большого формата, описания алгоритмов и программ решения задач на ЭВМ и т.д., которые оформляются как продолжение пояснительной записки на последующих листах или выпускают в виде самостоятельного документа. Приложения могут быть обязательными и информационными. Информационные приложения могут быть рекомендуемого или справочного характера. Каждое приложение следует начинать с новой страницы с указанием наверху посередине страницы слова «Приложение» и его обозначения, а под ним в скобках для обязательного приложения пишут слово «обязательное», а для информационного - «рекомендуемое» или «справочное». Приложение должно иметь заголовок, который записывают симметрично относительно текста с прописной буквы и обозначают заглавными буквами русского алфавита начиная с А, за исключением букв Е, 3, Й, О, Ч, Ь, Ы, Ъ. После слова «Приложение» следует буква, обозначающая его последовательность. Например: Приложение Б. Приложения, как правило, выполняют на листах формата А4. Допускается выполнять приложения на A3, А2 и А1. Они должны иметь общую с остальной частью документа сквозную нумерацию страниц. Все приложения должны быть перечислены в содержании с указанием их номеров и заголовков. В тексте пояснительной записки на все приложения должны быть даны ссылки. Приложения располагают в порядке ссылок на них в тексте пояснительной записки. 7. ОФОРМЛЕНИЕ СПИСКА ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ В список источников и литературы включаются источники, изученные Вами в процессе подготовки работы, в т.ч. те, на которые Вы ссылаетесь в тексте курсовой работы/проекта. Внимание! Список используемой литературы оформляется в соответствии с правилами, предусмотренными государственными стандартами (Приложение 4). Список используемой литературы должен содержать 20 – 25 источников (не менее 10 книг и 10-15 материалов периодической печати), с которыми работал автор курсового проекта. Список используемой литературы включает в себя: нормативные правовые акты; научную литературу и материалы периодической печати; практические материалы. Источники размещаются в алфавитном порядке. Для всей литературы применяется сквозная нумерация. При ссылке на литературу в тексте курсового проекта следует записывать не название книги (статьи), а присвоенный ей в указателе “Список литературы” порядковый номер в квадратных скобках. Ссылки на литературу нумеруются по ходу появления их в тексте записки. Применяется сквозная нумерация. При составлении списка использованных источников следует учитывать следующее: при наличии законодательных документов и стандартов в начале указываются они, а затем вся используемая литература в порядке русского алфавита. Материалы из Интернета указываются в конце списка. 8. РОЛЬ РУКОВОДИТЕЛЯ ПРОЕКТА Основная задача руководителя курсового проекта – помочь студенту в правильном выборе путей решения поставленной задачи и организации проектирования. Обязанности руководителя сводятся к следующему: – формирование темы, определение содержания и объёма его частей, в том числе расчётной и графической; – составление задания на курсовое проектирование с установлением сроков представления готового проекта к защите; – разработка календарного графика работы студента на весь период курсового проектирования; – систематический контроль выполнения календарного плана и оценка степени готовности проекта в процентах к общему объёму работы. Руководитель оказывает помощь студенту в выборе литературных источников, предостерегает от поспешных и недостаточно обоснованных выводов и заключений, принципиальных ошибок. Он должен развивать у студента критическое отношение к своей работе, требуя достаточно обоснованных решений, но не подавлять его инициативу и самостоятельность. По окончании курсового проекта руководитель проверяет пояснительную записку и графическую часть для определения степени готовности проекта и назначает время для проведения защиты курсового проекта. ПРОЦЕДУРА ЗАЩИТЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Курсовой проект, выполненный с соблюдением рекомендуемых требований, оценивается и допускается к защите. Защита должна производиться до начала экзамена по дисциплине и/или профессионального модуля. Процедура защиты курсового проекта включает в себя: выступление студента по теме и результатам работы (5-8 мин), ответы на вопросы членов комиссии, в которую входят преподаватели дисциплин профессионального цикла и междисциплинарных курсов профессионального модуля. Также в состав комиссии могут входить: методист, мастера производственного обучения. На защиту могут быть приглашены преподаватели и студенты других специальностей. При подготовке к защите Вам необходимо: внимательно прочитать содержание отзыва руководителя проекта, внести необходимые поправки, сделать необходимые дополнения и/или изменения; обоснованно и доказательно раскрыть сущность темы курсового проекта; обстоятельно ответить на вопросы членов комиссии. ПОМНИТЕ, что окончательная оценка за курсовой проект выставляется комиссией после защиты. Работа оценивается дифференцированно с учетом качества ее выполнения, содержательности Вашего выступления и ответов на вопросы во время защиты. Результаты защиты оцениваются по четырехбалльной системе: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно». Положительная оценка по профессиональному модулю МДК 01.01 ПМ 01 «Разработка технологичес4их процессов изготовления деталей машин», по которому предусматривается курсовой проект, выставляется только при условии успешной сдачи курсового проекта на оценку не ниже «удовлетворительно». Если Вы получили неудовлетворительную оценку по курсовому проекту, то не допускаетесь к квалификационному экзамену по профессиональному модулю. Также по решению комиссии Вам может быть предоставлено право доработки проекта в установленные комиссией сроки и повторной защиты. К защите курсового проекта предъявляются следующие требования: Глубокая теоретическая проработка исследуемых проблем на основе анализа экономической литературы. Умелая систематизация цифровых данных в виде таблиц и графиков с необходимым анализом, обобщением и выявлением тенденций развития исследуемых явлений и процессов. Критический подход к изучаемым фактическим материалам с целью поиска направлений совершенствования деятельности. Аргументированность выводов, обоснованность предложений и рекомендаций. Логически последовательное и самостоятельное изложение материала. Оформление материала в соответствии с установленными требованиями. Обязательное наличие отзыва руководителя на курсовой проект. Для выступления на защите необходимо заранее подготовить и согласовать с руководителем тезисы доклада и иллюстративный материал. При составлении тезисов необходимо учитывать ориентировочное время доклада на защите, которое составляет 8-10 минут. Доклад целесообразно строить не путем изложения содержания работы по главам, а по задачам, то есть, раскрывая логику получения значимых результатов. В докладе обязательно должно присутствовать обращение к иллюстративному материалу, который будет использоваться в ходе защиты работы. Объем доклада должен составлять 7-8 страниц текста в формате Word, размер шрифта 14, полуторный интервал. Рекомендуемые структура, объем и время доклада приведены в таблице 16. Таблица 16 Структура, объем и время доклада
В качестве иллюстраций используется презентация, подготовленная в программе «Power Point». Также иллюстрации можно представлять на 4–5 страницах формата А4, отражающих основные результаты, достигнутые в работе, и согласованные с содержанием доклада. Иллюстрации должны быть пронумерованы и названы. В случае неявки на защиту по уважительной причине, Вам будет предоставлено право на защиту в другое время. В случае неявки на защиту по неуважительной причине, Вы получаете неудовлетворительную оценку. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В пособии рассмотрены вопросы, которые позволяют студентам использовать теоретические основы технологии машиностроения, других общеинженерных и общетехнических дисциплин для решения конкретных технологических задач, поставленных в задании на выполнение курсового проекта, а также использовать на практике стандарты ЕСКД, ЕСТПП, ЕСТД. В учебном пособии нашли отражение следующие вопросы курсового проектирования: основные положения, общие требования, включающие содержание и оформление технологических разработок расчетно-пояснительной записки; выбор методов обработки и формирование структуры технологического процесса; методические указания по выполнению различных разделов. Приведены примеры расчетов. Перечень рекомендуемых учебных изданий для курсового проектирования: СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ Основные источники: Афонин, А.М. Теоретические основы разработки и моделирования систем автоматизации: учебник для вузов /А.М Афонин. – 1-е изд., стер. – М.: Старый Оскол, 2014. – 200 с. Иванов, А.А. Автоматизация технологических процессов и производств: учебник / А.А. Иванов, – 2-е изд., стер. – М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2015. – 224 с. Лифиц, Н.М. Метрология, стандартизация и сертитификация / Н.М. Лифиц,– 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрай-Издат, 2013. – 350 с. Пантелеев, В. Н. Основы автоматизации производства. Лабораторные работы: учебник для НПО / В. Н. Пантелеев, В. М. Прошин. - 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Академия, 2013. - 208 с. Пантелеев, В. Н. Основы автоматизации производства: учебник для СПО / В. Н. Пантелеев, В. М. Прошин. - 6-е изд., стер. – М.: Академия, 2014. - 208 с. Попков В.А. Методы и средства измерений / В.А. Попков, А.В. Ранев- М.: Академия, 2013. - 264 с. Фурсенко, С.Н. Автоматизация технологических процессов: учебник / С.Н. Фурсенко, Е.С. – М.: НИЦ ИНФРА-М, 2015. – 377 с. Дополнительные источники: Гальперин, М.В. Автоматизация управления: учебник /М.В Гальперин. – М: ИНФРА-М, 2011. – 224 с. Рульнов, А.А. Автоматическое регулирование: учебник / А.А Рульнов, И.И Горюнов – М: ИНФРА-М, 2012. – 219 с. ПРИЛОЖЕНИЕ А Д  епартамент образования города МосквыГосударственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Политехнический колледж №8 имени дважды Героя Советского Союза И.Ф. Павлова» Специальность – 15.02.14 Оснащение средствами автоматизации технологических процессов и производств
КУРСОВАЯ РАБОТА на тему: Определение возможностей оптимизации системы автоматического управления температурными режимами в автоматизированном термическом комплексе термического цеха Студент _______________ Группа ____ ОТП Работа выполнена_____________________ (подпись студента) Оценка ___________________________________________________________ Руководитель работы __________ Т.В.Шульга «___» ___________ 2022 г. Москва 2022 г. ПРИЛОЖЕНИЕ Б Пример оформления содержания  СОДЕРЖАНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ В КАРТА ЭСКИЗОВ ПРИЛОЖЕНИЕ В ВВЕДЕНИЕ  |
,
,
