Контроллер шагового двигателя на микроконтроллере. Реферат
 Скачать 1.5 Mb.
|
|
3.2. Проверка шаговых импульсов с помощью осциллограммы После того, как программный код был написан, он был прошит в используемый МК ATMega 8. Для связи с платой используется настроенный терминал wTerm. Окно выбора команды продемонстрировано на рисунке 27. Рис . 27. Окно составления команды терминала wTerm 74 Как было ранее сказано, в устройстве реализована пакетная передача данных. Команда составляется с помощью ввода символов с клавиатуры, которые также отображаются в их шестнадцатиричных значениях. На рисунке 28 показано, как команда передается, и принимается отчет об отправке. Рис . 28. Окно приема команды терминалом wTerm 75 Как показано на рисунке 28, терминал передает 5-байтную команду, и получает ответную команду размером 7 байт, из которых 0-й и 1-й байты являются показателями успешного и корректного приема ранее переданной команды. Далее следует рассмотреть осциллограммы, помогающие удостовериться в корректности работы программы. На рисунке 29 продемонстрирована осциллограмма, показывающая уровень сигнала на 3-ем бите порта C для режима 3qdo. Это режим постоянного вращения по часовой стрелке. Выбрана 3-я скорость, в которой время импульсов равно времени пауз, и составляет оно примерно 3 милисекунды исходя из соображений, основанных на частоте прерываний по таймеру, которые составляют около 50 мкс. Рис. 29. Осциллограмма режима 3qd0 Как можно видеть, значения, снятые осциллографом с ножки 3-го бита порта C, вполне соответствуют ожидаемым. 76 Теперь следует посмотреть на осциллограмму, снятую в режиме 4qdo. Для данного режима характерно постоянное вращение по часовой стрелке. Выбрана 4 скорость, что соответствует длине паузы в 3 раза большей, чем длина импульса. Данная осциллограмма продемонстрирована на рисунке 30. Рис. 30. Осциллограмма для режима 4qd0 Как видно из осциллограммы, она тоже соответствует ожидаемым, что позволяет судить правильности работы программы. 77 4. Разработка программы испытаний устройства на устойчивость к климатическим и механическим воздействиям 4.1. Общие сведения о типах воздействий Современные электронные приборы содержат в себе самые различные элементы, которые состоят из большого числа компонентов. Среди таких компонентов присутствуют полупроводники, металлы, стекло, керамика, различные полимеры, газы, жидкости и некоторые другие. Все эти материалы и компоненты по-разному реагируют на оказываемые на них воздействия. Происходят изменения в их структуре, геометрических параметрах, химическом состоянии в следствие процессов теплообмена, электромагнитного взаимодействия, климатических и механических воздействий. Эти изменения оказывают значительное влияние на работу приборов. Такие изменения могут быть обратимыми и необратимыми. Если после воздействия устройство или структура возвращается к первоначальным параметрам, то можно говорить об обратимых воздействиях, если этого не происходит, то воздействия являются необратимыми. В реальных условиях эксплуатации совместно и непрерывно протекают и обратимые, и необратимые процессы. При разработке приборов необходимо учитывать оба этих фактора. 78 4.2. Классификация воздействий Все воздействия можно классифицировать по их типам. Рис. 31. Классификация по типам воздействий Внешние воздействия в основном не относятся к режиму функционирования устройства, а зависят от условий транспортировки, условий хранения и места эксплуатации. Под естественными факторами следует понимать различные климатические, биологические, космические и механические воздействия, которые возникают из-за воздействия окружающей среды. Под воздействиями внешнего объекта можно понимать воздействия, возникающие в следствие взаимодействия прибора и устройства, в которое прибор интегрирован или совместно с которым используется. 79 Под внутренними воздействиями следует понимать воздействия, которые возникают в процессе эксплуатации непосредственно самого прибора. В процессе эксплуатации прибора возникают электрические и механические нагрузки, в следствие чего в приборе возникают электрические, механические и тепловые процессы, приводящие к обратимым изменениям, и необратимым, постепенно приводящим к выходу устройства из строя. Таким образом, достаточно важной задачей для определения возможности использования устройства в определенных условиях, а также срока службы прибора, становится разработка программы тестирования прибора на устойчивость к различным типам внешних и внутренних воздействий, в зависимости от нужных условий эксплуатации. 4.3. Разработка программы испытаний устройства Разработанное устройство представляет собой печатную плату и электродвигатель, устанавливаемые в корпус другого электронного изделия – блока с камерой. Корпус блока с камерой является пылезащищенным и влагозащищенным согласно стандарту IP 54. При транспортировке и хранении возможны кратковременные нежелательные силовые и климатические воздействия на прибор. Когда прибор перевозят, он подвергается тряске, различным механическим движениям, возможны несоблюдения условий благоприятных температур и влажности. Когда прибор хранится на складе в заводской упаковке, он также может подвергаться неблагоприятным климатическим условиям и случайным механическим воздействиям. Эксплуатировать данный прибор планируется исключительно в помещениях, при нормальных климатических условиях 80 согласно ГОСТ IEC 61010-1-2014 Условия эксплуатации допускают воздействие акустических шумов, случайных попаданий влаги на корпус. Температура внутри блока не превышает 60 `c. Возможны кратковременные силовые воздействия на прибор при монтаже, допускаются нежелательные механические воздействия на прибор непосредственно во время эксплуатации. В соответствие с вышеизложенными требованиями, была составлена методика испытаний блока с камерой, в составе которого используется разработанное устройство. Данная методика согласована с ГОСТ 20.57.406-81 и ГОСТ IEC 61010-1-2014 Программа испытаний устройства: 1) Следует провести испытания на устойчивость к механическим вибрациям, т.к. прибор в процессе транспортировки и эксплуатации может им подвергаться. Данные испытания числятся под номером 102,103 в ГОСТ 20.57.406-81. 2) Следует провести испытания на устойчивость прибора к механическим воздействиям. При транспортировке прибор может подвергаться периодическим ударам, в связи с чем стоит провести испытания прибора на устойчивость по методикам под номером 104, 105 в ГОСТ 20.57.406- 81. При монтаже и использовании прибора в нормальных условиях он может подвергаться единичным механическим воздействиям, в связи с чем стоит провести испытания по методике 106, описанной в ГОСТ 20.57.406-81. 3) В процессе эксплуатации прибор подвергается воздействию акустических шумов, поэтому следует провести испытание на 81 устойчивость к данного вида воздействиям по методике 108 в ГОСТ 20.57.406-81. 4) При транспортировке прибор может оказываться под воздействием температур, выходящее за пределы интервала нормальной температуры. Целесообразно провести испытания прибора на устойчивость к повышенным и пониженным температурам по методикам 201, 202, 203, 204 в ГОСТ 20.57.406-81. 5) В процессе эксплуатации прибор может подвергаться воздействию перепада температур. Поэтому требуется провести испытания на устойчивость к указанному типу воздействий по методике 205 в ГОСТ 20.57.406-81. 6) В процессе транспортировки, хранения и эксплуатации прибор может подвергаться воздействию условий повышенной влажности. Требуется провести испытания по методике 207 в ГОСТ 20.57.406-81. 7) В процессе хранения и эксплуатации прибор будет подвергаться воздействию пыли, в связи с чем необходимо провести испытания под номером 212, 213 в ГОСТ 20.57.406-81. 8) Возможны случаи неаккуратной эксплуатации, когда на прибор будут попадать капли жидкости, в связи с чем стоит провести испытания на каплеустойчивость по методике 219 в ГОСТ 20.57.406-81. 9) Провести проверку упаковки на соответствие требованиям, изложенным в ГОСТ 23088. 82 Заключение В ходе выполнения данного проекта были разработаны принципиальные схемы системы позиционирования цифровой камеры. Были выбраны наиболее подходящие комплектующие. Была выполнена разводка двухслойной печатной платы. После того, как плату изготовили, была начата разработка программного кода в компиляторе IAR для микроконтроллера ATMega, под управлением которого плата работает. В программном коде были реализованы различные функции, необходимые для работы с драйвером шагового двигателя. Связь с платой была организована посредством интерфейса RS-232, была реализована пакетная передача данных. Программа позволяет реализовать режим микрошага 1/32. Когда разработка программного кода была завершена, было начато тестирование платы. В ходе тестирования были получены осциллограммы, свидетельствующие о корректности работы программы. С помощью визуального контроля были получены данные о бесперебойном выполнении шагов двигателем. Было измерено на стенде, что величина шага двигателя может достигать 0,8 °. 83 Список использованной литературы 1. Карпенко Б.К., Ларченко В.И., Прокофьев Ю.А. Шаговые электродвигатели. – К.: Техніка, 1972. – 216 с. 2. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления. 3. Шаговые электродвигатели / Карпенко Б. К. М.: 1990 4. Texas Instruments, Документация на микросхему DRV8834, 2015 5. А.Ю. Кузьминов Интерфейс RS-232. Связь между компьютером и микроконтроллером, 2004 г. 6. О.П. Глудкин, Методы и устройства испытаний РЭС и ЭВС 7. ГОСТ 20.57.406-81 8. ГОСТ IEC 61010-1-2014 9. ГОСТ 23088 |