Курсовая работа Цой М.. Построить структурную и принципиальную схему системы контроля и регулирования вязкости веществ
 Скачать 487.74 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Филиал Федерального государственного автономного образовательного учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» в городе Алмалык КУРСОВАЯ РАБОТА Цой Марина Дмитриевна На тему: «Построить структурную и принципиальную схему системы контроля и регулирования вязкости веществ» для бакалавров по направлению 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств» Зав.кафедрой Руководитель Алмалык – 2022 г.
Оглавление: Введение 1. Структурная схема подключения МК PiC16F84A 2. Принципиальная схема 3. Описание функциональной схемы 4. Функциональная схема 5. Выбор технических средств системы контроля и регулирования 5.1 Микроконтроллер PiC16F84A 5.2 Датчик уровня камертонного типа FVM 5.3 Датчик взякости дизельного топлива 5.4Датчик расхода химических веществ. Расходомер 6. Выводы 7. Литература Введение В настоящее время происходит очень быстрое развитие компьютерных технологий. Большинство цифровых систем строится на микропроцессорах или на микроконтроллерах. Управление различными технологическими процессами происходит при помощи микропроцессорных систем или при помощи технологических операций. Данные системы практически универсальны, так как они имеют очень высокое быстродействие и достаточную разрядность для обработки информации на производстве. Микропроцессор представляет собой функционально законченное устройство, состоящее из одной или нескольких программно-управляемых БИС и служит для выполнения операций по обработке информации и управления вычислительным процессом. Центральное место в структуре микропроцессорного устройства занимает микропроцессор, который выполняет арифметические и логические операции над данными, программное управление процессором обработки информации, а также организует взаимодействие всех устройств, входящих в систему. Для реализации устройств обработки информации (УОИ) используют аппаратные, программные, программные и аппаратно-программные средства. При аппаратных получают устройство обработки информации с "жесткой" логикой, что обеспечивает наибольшее быстродействие, но требует большие аппаратные затраты. При программных УОИ реализуется в виде программы для типовой универсальной микро-ЭВМ, предназначенной для встраивания непосредственно в разрабатываемые блоки. При аппаратно-программных предполагается разработка как программных, так и аппаратных средств на базе микропроцессоров (МП). В данной работе будет использован микроконтроллер PiC16F84A для системы контроля и регулирования влажности в помещении 1. Структурная схема подключения МК PiC16F84A Обозначения: ОКиР – Объект контроля и регулирования Д – Датчик ОУ – Операционный усилитель НО – Нормирующий орган ИМ – Исполнительный Механизм Принцип работы: Датчик измеряет параметры объекта управления. Токовый сигнал датчика попадает в преобразователь, затем в нормирующий орган. Из нормирующего органа сигнал попадает в микроконтроллер. Микроконтроллер вырабатывает управляющее воздействие. Дисплей отображает параметры для наблюдения.  2. Принципиальная схема  3. Описание функциональной схемы Регулирование уровня влажности воздуха в помещении осуществляется с помощью датчика влажности (поз.13) Значения влажности регистрируются и регулируется электронным увлажнителем Grove - Water Atomization, далее отображается на дисплее 1602 LCD. Регулирование уровня осуществляется с помощью датчика уровня Water Sensor (поз.2). Значения уровня регулируется аквастопом(поз.3). Регулирование расхода подачи воды в увлажнитель осуществляется с помощью расходомера (поз.17) Значения уровня регулируется аквастопом (поз.3). Контроль температуры в воздухе, осуществляется с помощью термометра (поз.1) Значения температуры отображается на дисплее 1602 LCD. Контроль температуры воды, осуществляется с помощью термометра (поз.18) При температуре за пределами нормы(10-40 C) отключает увлажнитель. 4. Функциональная схема  5. Выбор технических средств системы контроля и регулирования 5.1 Микроконтроллер PiC16F84A Основные характеристики: Microchip Technology Inc.Microchip Technology Inc. Корпус DIP-18 Ядро PIC, 8-бит Flash-память 1.75 КБайт EEPROM-память 64 Байт RAM-память 68 Байт Кол-во каналов АЦП 0 Напряжение питания ядра 2...6 В Напряжение питания периферии 2...6 В Рабочая температура -40...85 °C Высокопроизводительный RISC-процессор: Всего 35 команд Все команды исполняются за один такт (200 нс), кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта Скорость работы: тактовая частота до 20 МГц минимальная длительность такта 200 нс 14 битовые команды 8 - битовые данные 15 аппаратных регистров специального назначения 8-уровней аппаратный стек Прямой, косвенный и относительный режимы адресации для данных и инструкций четыре источника прерывания: внешний вход RB0/INT переполнение таймера TMR0 прерывание при изменении сигналов на линии порта B (PORTB<7:4>) по завершению записи данных в EEPROM 1000 циклов записи/стирания FLASH памяти программы 1 000 000 циклов записи/стирания памяти данных EEPROM Период хранения данных EEPROM > 40 лет Периферия: 13 линий ввода/вывода с индивидуальным контролем направления Сильноточные схемы для непосредственного управления светодиодными индикаторами: 25 мА макс. вытек. ток Timer0: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным программируемым предварительным делителем Особенности микроконтроллера: Программирование на плате через последовательный порт (ICSPT) (с использованием двух выводов) Сброс при включении питания (POR) Таймер включения питания (PWRT) и таймер запуска генератора (OST) Сброс по падению напряжения питания Сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для повышения надежности работы Программируемая защита кода Режим экономии энергии (SLEEP) Выбираемые режимы тактового генератора Технология КМОП: Экономичная, высокоскоростная технология КМОП ЭППЗУ/ЭСППЗУ Полностью статическая архитектура Широкий рабочий диапазон напряжений питания - от 2,0В до 5,5В Коммерческий, промышленный и расширенный температурный диапазоны Низкое потребление энергии: < 2 мА при 5,0 В, 4,0 МГц 15 мкА (типичное значение) при 2 В, 32 кГц < 0,5 мкА (типичное значение) в режиме STANDBY при 2В>  5.2 Датчик уровня камертонного типа FVM Вибрационный камертонный датчик уровня - надежный прибор, использующий простой принцип действия. Ввиду того, что такие датчики могут определять уровень продукта плотностью от 0,016 г/см³, они находят применение в различных областях для измерения уровня сыпучих продуктов. Ограничением вибрационных сигнализаторов, датчиков уровня является невозможность изменения их свойств без изменения конструкции датчика, например изменения длины или расположения зонда
  5.3 Датчик взякости дизельного топлива Ди́зельное то́пливо — жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти. Различают так называемое зимнее и летнее дизельное топливо. Основное различие в температуре предельной фильтруемости (ASTM D6371, ГОСТ 22254-92) и температурах помутнения и застывания (ASTM D97, ASTM D2500, ГОСТ 20287-91), указанной в стандартах на это топливо. Производство зимнего топлива обходится дороже, но без предварительного подогрева невозможно использовать летнее топливо, например, при −10 °C. Ещё одной проблемой является повышенное содержание воды в дизельном топливе. Вода отслаивается при хранении дизтоплива и собирается внизу, так как плотность дизтоплива меньше 1 кг/л. Водяная пробка в магистрали полностью блокирует работу двигателя. Требования межгосударственного стандарта ГОСТ 305—2013 «Топливо дизельное. Технические условия» регламентируют кинематическую вязкость при 20 °C для летних сортов в пределах 3,0÷6,0 сСт, для зимних сортов 1,8÷5,0 сСт, для арктических 1,5÷4,0 сСт. Этот стандарт требует также отсутствия воды во всех марках топлива.   5.4 Датчик расхода химических веществ. Расходомер Расходоме́р — прибор, измеряющий объёмный расход или массовый расход вещества, то есть количество вещества (объём, масса), проходящее через данное сечение потока, например, сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство (счётчик) и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют счётчиком-расходомером. Виды расходомеров Кориолисовые расходомеры Расходомеры переменного перепада давления Электромагнитные расходомеры Многофазные расходомеры Ультразвуковые расходомеры Вихревые расходомеры    6. Выводы Микроконтроллеры являются эффективными средствами автоматизации, значительно упрощающие их проектирование и организацию. В данной работы был использован МК PiC16F84A. Помимо эффективности следует выделить быстродействие, экономность, многогранность и надежность данного МК. 7. Литература 1. Введение в микроконтроллеры: https://studbooks.net/2249177/informatika/strukturnaya_shema_sistemy 2. Даташит PiC16F84A: https://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/35007b.pdf 3. Подключение датчика dht11: https://simple-circuit.com/pic16f84a-dht11-proteus-simulation/ 4. Датчик температуры воды: https://amperka.ru/product/sealed-temperature-sensor-ds18b20 5. Датчик расхода: https://roboshop.spb.ru/sensors/yf-s201 6. Инструкция по подключению датчику расхода: https://www.instructables.com/How-to-Use-Water-Flow-Sensor-Arduino-Tutorial/ 7. Датчик уровня: https://geeksvalley.com/en/product/water-sensor/ 8. Инструкция по аквастопу: http://psenyukov.ru/аквасторож-на-ардуино 9. Увлажнитель: https://www.seeedstudio.com/Grove-Water-Atomization-v1-0.html | ||||||||||||||||||||||||||||||||