КУРСОВОЙ СУА V07. Разработка цикловой системы управления для 5 исполнительных устройств

Название	Разработка цикловой системы управления для 5 исполнительных устройств
Анкор	Разработка цикловой системы управления для 5 исполнительных устройств
Дата	08.06.2022
Размер	228.78 Kb.
Формат файла
Имя файла	КУРСОВОЙ СУА V07.docx
Тип	Курсовая #579625

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ГОСУДАРСТВЕНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧЕРЕЖДЕНИЯ "ЛУГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТЬ ИМЕНИ ВЛАДИМИРА ДАЛЯ"

Кафедра "Автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии"

КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине "Схематехника узлов автоматика"

Тема: "Разработка цикловой системы управления для 5 исполнительных устройств "_

Студент Григорец Анастасия Андреевна ___________

^{(фамилия, инициалы) (подпись)}

Группа ИТз-391

Вариант 3

Защищено с оценкой ___________
Руководитель работы Малахов О.В. ___________

^{(фамилия, инициалы) (подпись)}

Луганск, 2021

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Составление алгоритма работы 6

2 Описание элементной базы 8

3 Описание принципиальной схемы блока управления 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14

Список использованной литературы 15

Приложения. Спецификации к принципиальным схемам. 16

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Электроника прошла несколько этапов развития, за время которых сменилось несколько поколений элементной базы дискретная электроника электровакуумных приборов, дискретная электроника полупроводниковых приборов, интегральная электроника микросхем микроэлектроника, интегральная электроника функциональных микроэлектронных устройств функциональная микроэлектроника.

Элементная база электроники развивается непрерывно возрастающими темпами. Каждое из приведенных поколений, появившись в определенный момент времени, продолжает совершенствоваться в наиболее оправданных направлениях. Развитие изделий электроники от поколения к поколению идет в направлении их функционального усложнения, повышения надежности и срока службы, уменьшения габаритных размеров, массы, стоимости и потребляемой энергии, упрощения технологии и улучшения параметров электронной аппаратуры. Современный этап развития электроники характеризуется широким применением интегральных микросхем ИМС.

Это связано со значительным усложнением требований и задач, решаемых электронной аппаратурой, что привело к росту числа элементов в ней. Число элементов постоянно увеличивается. Разрабатываемые сейчас сложные системы содержат десятки миллионов элементов. В этих условиях исключительно важное значение приобретают проблемы повышения надежности аппаратуры и ее элементов, микроминиатюризация электронных компонентов и комплексной миниатюризации аппаратуры.

В настоящее время микроэлектроника переходит на качественно новый уровень - наноэлектронику. Наноэлектроника в первую очередь базируется на результатах фундаментальных исследований атомных процессов в полупроводниковых структурах пониженной размерности. Квантовые точки, или нульмерные системы, представляют собой предельный случай систем с пониженной размерностью, которые состоят из массива атомных кластеров или островков нанометровых размеров в полупроводниковой матрице, проявляющих самоорганизацию в эпитаксиальных гетероструктурах. Одним из возможных работ связанных с наноэлеткроникой является работы по созданию материалов и элементов ИК-техники. Они востребованы предприятиями отрасли и являются основой для создания в ближайшем будущем систем «искусственного» (технического) зрения с расширенным, по сравнению с биологическим зрением, спектральным диапазоном в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.

Системы технического зрения и фотонные компоненты на наноструктурах, способные получать и обрабатывать огромные массивы информации, станут основой принципиально новых телекоммуникационных устройств, систем экологического и космического мониторинга, тепловидения, нанодиагностики, робототехники, высокоточного оружия, средств борьбы с терроризмом и т.д. Применение полупроводниковых наноструктур значительно уменьшит габариты устройств наблюдения и регистрации, уменьшит энергопотребление, улучшит стоимостные характеристики и позволит использовать преимущества массового производства в микро- и наноэлектронике ближайшего будущего.

Целью курсового проектирования является получение навыков применения полученных в результате изучения дисциплины знаний для решения инженерной задачи по разработке блоков логического и программного управления аналоговых и цифровых устройств.

Для достижения поставленной цели необходимо рещить следующие задачи:

1) составить алгоритм работы;

2) описать элементную базу разрабатываемого блока управления;

3) разработать принципиальную схему.

Задание курсового проекта: разработать цикловую систему управления для 5 исполнительных устройств (гидроцилиндр, пневмоцилиндр, электродвигатель и т.д.). Система управления должна обеспечивать определенную последовательность срабатывания устройств (табл.2.1). Для синтеза системы необходимо расставить датчики обратной связи, разработать логическую схему работы, рассчитать усилители управляющих сигналов, узлы оптронной развязки.

1 Составление алгоритма работы

Система управления составлена из пяти исполнительных устройств, приводимых в действие концевыми выключателями (датчиками крайних положений) так, что для предлагаемой схемы работы:

1,2,(3,4),5 1,(2,3),(4,5)

все исполнительные устройства в левой части включены, в правой части – выключены. Скобки обозначают одновременное движение исполнительных устройств.

Сначала последовательно один за другим включаются первое и второе исполнительные устройства (ИУ), затем одновременно третье и четвертое ИУ, последним включается пятое ИУ. Затем идет выключение и возвращение в начальное положение ИУ: сначала первое, потом одновременно второе и третье, затем потом одновременно четвертой и пятое. Далее цикл повторяется

Так как система работает в цикле, то после ее выключения порядок работы сохраняется неизменным.

Алгоритм работы блока управления представлен на рисунке 1.

Блок 1. Ожидаем нажатия кнопки ПУСК?

Блок 2. Включаем исполнительное устройство 1.

Блок 3. Проверяем, включён ли исполнительное устройство 1.

Блок 4. Включаем исполнительное устройство 2.

Блок 5. Проверяем, включён ли исполнительное устройство 2.

Блок 6. Включаем одновременно исполнительное устройство 3 и исполнительное устройство 4.

Блок 7. Проверяем, включёны ли: исполнительное устройство 3 исполнительное устройство 4.

Блок 8. Включаем исполнительное устройство 5.

Блок 9. Проверяем, включён ли исполнительное устройство 5.

Блок 10. Выключаем исполнительное устройство 1.

Блок 11. Проверяем, выключён ли исполнительное устройство 1.

Блок 12. Выключаем одновременно исполнительное устройство 2 и исполнительное устройство 3.

Блок 13. Проверяем, выключёны ли: исполнительное устройство 2 исполнительное устройство 3.

Блок 14. Выключаем одновременно исполнительное устройство 4 и исполнительное устройство 5.

Блок 15. Проверяем, выключёны ли: исполнительное устройство 4 исполнительное устройство 5.

Рисунок 1 – Алгоритм работы

2 Описание элементной базы

В курсовой, для построения схемы были использованы следующие элементы: триггеры, диод, транзисторы, резистор, реле, конденсатор, ключи.

Триггеры

RS-триггер или SR-триггер (Set/Reset — установить/сбросить) — асинхронный триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при неактивном состоянии обоих входов и изменяет своё состояние при подаче на один из его входов активного уровня. При подаче на оба входа активного уровня состояние триггера вообще говоря неопределённо, но в конкретных реализациях на логических элементах оба выхода принимают состояния либо логического нуля, либо логической 1. В зависимости от конкретной реализации активным входным уровнем может быть как логическая 1, так и логический 0. Так, в RS-триггере выполненном на 2 элементах 2И-НЕ активным входным уровнем является логический 0.

Условное обозначение предоставлено на рисунке 2.

Рисунок 2- условное обозначение триггер

Диод

Дио́д — двухэлектродный электронный компонент, обладающий различной электрической проводимостью в зависимости от полярности приложенного к диоду напряжения. Диоды обладают нелинейной вольт-амперной характеристикой, но в отличие от ламп накаливания и терморезисторов, у диодов она несимметрична.

Условное обозначение предоставлено на рисунке 3.

Рисунок 3- условное обозначение диод

Транзистор

Транзи́стор — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами[1], способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет использовать его для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем.

Условное обозначение предоставлено на рисунке 4.

Рисунок 4- условное обозначение транзистора

Резистор

Рези́стор — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др. Весьма широко используемый компонент практически всех электрических и электронных устройств.

Схема замещения резистора чаще всего имеет вид параллельно соединённых сопротивления и ёмкости. Иногда на высоких частотах последовательно с этой цепью включают индуктивность. В схеме замещения сопротивление — основной параметр резистора, ёмкость и индуктивность — паразитные параметры.

Условное обозначение предоставлено на рисунке 5

Рисунок 5- условное обозначение резистора

Реле

Реле́ — коммутационный аппарат, который при воздействии на него внешних физических явлений скачкообразно принимает конечное число значений выходной величины

Назначение реле заключается в автоматизации замыкания или размыкания электрической цепи.

Условное обозначение предоставлено на рисунке 6

Рисунок 6- условное обозначение реле

Конденсатор

Конденса́тор — двухполюсник с постоянным или переменным значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Ёмкость конденсатора измеряется в фарадах.

Условное обозначение предоставлено на рисунке 7

Рисунок 7- условное обозначение конденсатора

Ключи.

Ключ (переключа́тель, выключа́тель) — электрический коммутационный аппарат или устройство, применяется для замыкания и/или размыкания электрической цепи или группы электрических цепей.

Выключателем может называться коммутационный аппарат, не имеющий собственного названия, имеющий как минимум два фиксированных положения своих контактов («включено» и «отключено») и способный изменить это положение под действием внешних воздействий на другое положение контактов («включено» или «отключено») на малый или большой промежуток времени.

Условное обозначение предоставлено на рисунке 8

Рисунок 8- условное обозначение ключа (переключа́теля, выключа́теля)

3 Описание принципиальной схемы блока управления

Помимо ранее указанных датчиков крайних положений исполнительных механизмов система управления включает: логические элементы в виде триггеров DD1.1, DD1.2, DD2.1, DD2.2, DD3.1 и триггера возврата DD3.2, используемого для устранения запрещенного состояния RS триггеров при переключении с прямого хода механизмов на обратный; бесконтактные ключи приведения в действие исполнительных механизмов в виде, например, гидроцилиндров.

Согласно логической схеме при нажатии на кнопку “Пуск” происходит подача сигнала на включение устройства 1: управляющий сигнал низкого уровня поступает на S-вход триггера DD1.1 который посредством бесконтактного ключа запускает первый гидроцилиндр.

Далее после того как устройство 1 переместится в свое конечное положение, замыкается датчик К1 (К1 = 0 указывает на то, что устройство 1 находится в конечном положении) и управляющий сигнал подается на S-вход DD2.1 для приведения в действие второго исполнительного устройства. Далее после того как устройство 2 переместится в свое конечное положение, замыкается датчик К2 (К2 = 0 указывает на то, что устройство 2 находится в конечном положении) управляющий сигнал подается на S-вход DD2.2 для приведения в действие третьго и четвертого исполнительного устройства. Далее после того как устройство 3 и 4 переместяться в свое конечное положение, замыкается датчик К3 и К4 и управляющий сигнал подается на S-вход DD3.1 для приведения в действие пятого исполнительного устройства. После перемещения последнего силового механизма управляющий сигнал с концевого датчика К5 поступает на S-вход триггера DD3.2, который снимает сигналы низкого уровня с S входов триггеров DD1.1, DD1.2, DD2.1, DD2.2, DD3.1 и DD3.2 для устранения запрещенного состояния триггеров и обеспечивает возможность их отключения.

При выключение управляющий сигнал низкого уровня поступает на R-вход триггера DD1.2. и DD2.1, после того как устройств 1 переместится в свое начальное положения, замыкая датчик Н1 (Н1 = 0 указывает на то, что устройство 1 находится в начальном положении), управляющий сигнал подается на R-вход DD2.2 для приведения в действие второго и третьего исполнительного устройства. после того как устройств 2 и 3 переместятьтся в свое началное положения, замыкая датчик Н2 и Н3. управляющий сигнал подается на R-вход DD3.1 для приведения в действие четвертого и пятого исполнительного устройства. После этого устороства 4и 5 перемешаются в свое началное положение, замыкая датчик Н4 и Н5.

Отключение устройств 4 и 5 приводит к появлению сигнала низкого уровня через замкнутые контакты К4 и К5 на S входе триггера DD3.2 и сбрасывает его.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсового проекта:

- получили навыки проектирования и расчета электронных устройств технологического оборудования;

- углубили и закрепили знания, приобретенные при изучении курса;

-научились пользоваться научно-технической литературой, справочниками по радиоэлектронным элементам и интегральным микросхемам и другой документацией, необходимой при разработке электронных устройств.

Список использованной литературы

Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. – Изд. шестое. М. Мир, 2001. – 704с. ил.
Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций, – 2-е изд. исп. И под. – СПб.: КОРОНА принт, 2000. – 416с.
Забродин Ю.С. Промышленная электроника.-М.:Высш.шк.,1982. – 496 с.
Основы промышленной электроники. Руденко В.С. и др. – К.: Вища шк.,1985. – 400 с.
Микроэлектроника. В 9 кн./Под ред. Л.А.Коледова. –М.:Высш. шк.,1987.
Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. – М.: Энергоатомиздат, 1987. - 320 с.
Алексеенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника /Под ред. И.П.Степаненко. -М.: Радио и связь, 1982. - 416 с.
Расчет электронных схем. Примеры и задачи /Г.И.Изъюрова и др. – М.: Высш.шк., 1987. - 335 с.
Электронные промышленные устройства /В.И.Васильев и др. – М.: Высш.шк., 1988. – 303 с.
Корнейчук В.И., Тарасенко В.П. Вычислительные устройства на микросхемах: Справочник. – К.: Технiка, 1988. - 351 с.
Интегральные микросхемы: Справочник / Б.В.Тарабрин и др. – М.: Энергоатомиздат, 1985. - 528 с.
Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под ред. Н.Н.Горюнова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. - 904 с.
Бирюков С.А. Применение интегральных микросхем серий ТТЛ. – М.: Патриот, 1992. – 120 с.
Тули М.Справочное пособие по цифровой электронике. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 176 с.
Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем / Под ред. Ю.М. Казаринова. – М.: Высш. шк., 1985. – 319 с.
Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах –Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.
Применение интегральных схем. В 2-х кн. /Под ред. А.Уильямса. – М.: Мир, 1987. - 432 с.
Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника / Под ред. В.А. Лабунцова. - М.:Энергоатомиздат, 1988, - 320 с.
Воробьев Н.И.Проектирование электронных устройств. - М.: Высш. шк., 1989. - 223 с.
Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Э.Т.Романычева и др. –М.: Радио и связь, 1989. - 448 с.

Приложения. Спецификации к принципиальным схемам.